唐凯, 陈建波, 张清彬, 马峰, 杨登波

(1.中国石油集团川庆钻探工程有限公司测井公司, 重庆 400021; 2.北京理工大学, 北京 100081)

0 引 言

定面射孔在页岩气、致密油气等非常规油气藏开发中应用越来越广泛[1-4],但是这种新型的射孔技术也带来了新的挑战。如射孔后套管强度的降低程度是否在允许范围内,射孔和地层压力的相互作用是否导致套管变形,套管剩余强度是否能满足下一步泵送射孔、后续压裂等增产措施的要求等成为作业人员关心和亟待解决的问题。

国内外对射孔后套管的研究成果较多[5-9],W.K.Godfrey[10]、G.E.King[11]、Zhaoguang Yuan、Jerome Schubert等人[12]、唐波[13]、仝少凯[14]]主要研究螺旋布孔方式下射孔枪类型、孔密、相位、装药量、套管性能和固井质量等因素对套管变形的影响,其研究方法主要以简化的平面孔板力学模型和有限元分析方法为主,仝少凯等人则主要从套管断裂力学方面入手提出了射孔段套管安全评价的断裂判据:射孔孔眼附近的拉伸应力场和弯曲应力场的应力强度因子小于射孔段套管断裂的临界应力强度因子。在定面射孔这种非螺旋分布射孔方式对套管剩余强度影响的研究上成果较少,简化的平面孔板力学模型不适用。除此之外,斯伦贝谢公司的Andy Marti等[15]研究了定面射孔技术对套管强度降低的影响,通过ANSYS有限元力学分析发现,定面射孔对L80套管的强度降低可达13.5%。

本文在综合国内外研究的基础上,开展了定面射孔套管动力学响应仿真研究及应用,采用静力学分析、动力学响应仿真和试验测试相结合的手段,对定面射孔套管剩余强度作出综合分析研究,提出了以套管塑性应变区域体积与分布的套管结构剩余强度表达方法,得到了不同参数下定面射孔的套管剩余强度。……