王瑞和，周爱照，2，周卫东，李罗鹏

（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580;2.胜利石油管理局黄河钻井三公司，山东东营 257064）

旋转磨料射流套管开窗数值模拟及试验验证

王瑞和1，周爱照1，2，周卫东1，李罗鹏1

（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580;2.胜利石油管理局黄河钻井三公司，山东东营 257064）

提出利用旋转磨料射流进行井下开窗的技术路线，建立套管在旋转磨料射流冲蚀作用下的损伤模型，利用有限元方法对旋转磨料射流套管开窗进行数值模拟，并通过室内试验对模拟结果进行对比分析。结果表明:利用数值模拟方法可以较准确地模拟套管的实际开窗过程，揭示旋转磨料射流套管开窗的机制;旋转磨料射流开窗工艺简单、作业成本低，形成的窗口形状较为规则，可以满足径向水平钻进的要求。研究结果为井下套管开窗技术的进一步发展提供了理论基础。

旋转磨料射流;套管开窗;数值模拟;试验验证;径向水平井

传统的径向钻井技术需要锻铣套管和大直径扩孔［1-3］，作业程序多，施工难度大。套管开窗式径向水平井技术只需在套管上开出直径约30 mm的窗口，即可形成径向钻进的通道。目前国外多采用机械开窗［4-6］。依据磨料射流高切削效率以及旋转射流良好扩展性的特点［7-14］，笔者提出利用旋转磨料射流进行开窗的技术路线，并通过数值模拟与室内试验相结合的手段进行分析，为进一步发展和完善套管开窗技术提供理论依据。

1 套管损伤模型

1.1 损伤变量和损伤准则

在金属材料的RVE中，假设某截面积A的法向量为n，由于微裂纹或微空洞的存在，导致有效承载面积比A小，即