射孔器內動壓測試技術研究.pdf

1、無論是近期起源于美國席卷全球的頁巖氣革命中頁巖氣井，還是傳統石油、煤層氣井，在它們的開采作業(yè)過程中聚能射孔都是極其重要的環(huán)節(jié)。為解決世界經濟井噴式發(fā)展對能源需求的巨大缺口和能源供應不足這一現實之間的尖銳矛盾，石油勘探與開采企業(yè)不得不將觸角伸向更深、更豐富、地址結構更復雜的油氣儲層，這就需要能夠應對油氣井下嚴酷環(huán)境的聚能射孔工藝的支持。由于油氣井下聚能射孔器的性能是決定射孔工藝優(yōu)劣和聚能射孔效果的重要一環(huán)，同時聚能射孔作業(yè)時產生的動態(tài)壓力

2、，特別是射孔槍內部環(huán)境產生的高頻響動態(tài)高壓，是評價壓裂效果、射孔工藝、射孔器效能優(yōu)劣、油氣井產能與壽命的重要參考數據，因此本文提出射孔器內動壓測試技術，研究了射孔器內動態(tài)壓力特性和相應測試儀器的設計方法。
　　本文對射孔器槍內高頻動壓的分析及其測試儀器的設計采用了理論分析、數值模擬、實驗論證相結合的方法，主要體現在下述幾個方面：
　　1、簡要介紹了聚能射孔過程射流形成與地層壓裂機理，即槍內高頻動壓形成機理，憑借環(huán)空壓力與槍內

3、壓力相關聯的特點，結合大量井下實測環(huán)空壓力數據的分析，總結和闡述了他們所共有的性質，為測試儀器的設計提供部分理論依據。
　　2、針對嚴酷惡劣、狹小緊湊的井下空間環(huán)境和槍內動壓的高頻特性，提出了槍內測壓系統的設計思想與設計方案，詳細分析和研究了軟件程序算法、硬件電路結構，引入了FPGA嵌入式知識產權核、模擬動態(tài)補償和數字動態(tài)補償方法，實現系統控制功能的高度智能化，加強了系統的集成度、節(jié)約了硬件資源、降低了功耗、延長了儀器使用壽命、提

4、高了系統可靠性、保證了系統動態(tài)測試精度。
　　3、基于聚能裝藥和聚能射流等相關理論，對射孔/壓裂過程中涉及到的各種環(huán)境因子與物理化學變化建立簡化數值模型，以仿真云圖的方式直觀的表示出射孔過程射孔器槍內外壓力變化規(guī)律與分布狀況，并結合以往測得大量環(huán)空壓力波形數據，對實測過程壓力信號動態(tài)特性進行刻畫與評估，同時通過井下模擬實驗裝置對儀器進行動態(tài)校準，獲得模擬實際動態(tài)壓裂過程槍內壓力變化數據曲線，經過模擬數據與實測數據的對比分析得出壓力