超深井射孔爆轰波非线性传播及影响因素

摘要

随着油气井逐渐走向深井、超深井，射孔中完井管柱安全问题越来受到关注。基于计算流体力学原理，建立了射孔段-封隔器爆轰波传播模型，揭示了井筒完井液中爆轰波传播、反射规律，明确了完井液对爆轰波传播的影响特征。研究表明，爆轰波传播过程中表现出极强的非周期性、不规则性，传播至封隔器位置时爆轰波压力幅值降低高达75.65%，而爆轰反射波具有较好的周期性，传播至射孔段时的爆轰压力波幅值降低23.4%。完井液密度不仅对传播过程中爆轰波的幅值造成较大影响，对爆轰波波形特征也产生较大的干扰。完井液黏度对传播过程中爆轰波波形特征几乎没有影响，对爆轰波幅值有较小的影响。仅考虑爆轰波对完井管柱的影响时，应优先选择密度小、黏度大的完井液体系以降低爆轰波对井下完井管柱的冲击影响。研究结果为油气井现场完井液参数设计提供参考依据。

关键词

射孔 / 爆轰波 / 完井管柱 / 完井液 / 波动特性 / 深井超深井

基金资助

中国石油大学（北京）克拉玛依校区引进人才基金“页岩油气井全生命周期井筒完整性分析与优化体系构建”（XQZX20220019）;; 国家自然科学基金青年科学基金项目“页岩气井多级压裂诱发断层滑移量化计算模型与套管变形控制方法研究”（52204018）;国家自然科学基金联合基金集成项目“复杂环境下水泥环全生命周期密封理论与控制方法”（U22B6003）;国家自然科学基金联合基金重点支持项目“四川盆地深层超深层气井环空带压预防与管控基础研究”（U22A20164）;; 中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“200℃/105 MPa抗硫井下安全阀及封隔器研制”（2021ZG11）