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复合射孔技术是目前国内外完井过程中常用的技术之一,其应用基础理论研究是指导复合射孔施工的基础。复合射孔的应用基础理论研究包括的内容很多,本文仅对复合射孔过程中在底部高能气体作用下的井筒中压井液的运动规律进行深入的研究并建立相应的理论计算模型,通过预测复合射孔过程中的压力随时间的变化关系,进而准确的预测产能。
本文重在实验研究,建设了管内径为30mm,高为11m的实验模拟管道,研制了实时数据采集系统及测量系统,成功的进行了复合射孔上部压井液运动模拟实验。
对复合射孔过程中井筒流体运动规律进行了研究,通过分别改变复合射孔中最重要的三个影响因素:底部高能气体压力、压井液的高度和作用气体的体积,深入的研究了复合射孔过程中气液作用在初期、中期、后期的压井液运动规律及其对底部高能气体的作用影响,根据实验观测,总结分析了复合射孔过程中气液作用的各种流动现象变化及转相的规律,绘制了在不同的实验参数作用下的气液作用现象变化图,并给出了气液作用后射孔段的气体的运移状况。通过实验设备底部安装阀门的方法,根据能量守恒原理对复合射孔火药能量分配进行了初步的研究,得出了在不同的复合射孔参数作用下上部压井液的能量损耗规律。
对井筒内在底部高能气体作用下的压井液单相瞬变流动时的压力、速度分布进行了研究。根据质量、动量守恒定律建立了描述压井液一维运动的偏微分方程组。通过对偏微分方程组的分析结合爆燃理论提出了一个计算压井液运动的新方法,通过改进实验装置,利用所测得的实验数据验证了所建立模型的正确性。而且通过实例计算给出了模型的适用性。
本文的研究将完善复合射孔基础理论,弥补复合射孔理论模型中压井液运动研究较少的不足,有助于提高复合射孔完井工艺的水平,将产生一定的经济效益和社会效益。