油气井高能复合射孔增产技术研究
摘要
论文在综合比较了油气井几种常用压裂技术性能的基础上，指出高能复合射孔技术(HEPF)是一项全新的射孔技术，将射孔弹与固体推进剂两种性质不同的高能能源有机结合，实现一次点火，分步作功；延长了裂纹的扩展长度，大大增加了渗流面积；超正压气体压裂在消除近井污染带的同时也消除了单纯射孔对地层的压实伤害，提高了油井的渗透率，无须负压洗井；同水力劈裂以及单纯射孔等技术比较，具有工艺简单，造价低廉，效果显著，安全可靠等优点，适应于工业化大生产。
HEPF技术有广阔的发展前景，但对于井筒岩层在爆燃气体联合作用下裂缝开裂情况的研究目前还很少。由于裂缝的形成与扩展过程将引起作用在井筒及裂缝表面燃气压力的变化。本文主要利用理想气体状态方程计算气体压力的变化；以断裂力学为基础，用变刚度混合有限元求得井筒周围应力场和应变场的分布，进一步求得应力强度因子K_I的值。通过比较应力强度因子K_I值与断裂韧度K_(cr)的大小来确定油气井孔缝是否开裂以及孔缝开裂的长度，达到预测油气井产量的目的。
The character of some oil well prospecting, but now study on the fracturing conditpressure crack methods was discussed, then a new pressure crack technology was introduced, it is High-energy composite perforating/propellant hole. Two different property high-energys were combined in the High-energy composite perforating/propellant hole technology. Lighting a fire at one time but making work at two different times. HEPF technology highly increased the seepage area and prolonged the lengths of the cracks. The over-positive pressure gas can eliminate the compact damage derived from general perforating hole and increase the permeability, therefore don't need to wash the oil under minus pressure. Compared with the other two methods of hydraulic fracturing and general perforating hole, HEPF is simpler in technology and more significant in effect and safer, which is suitable to industrial manufacture.
The HEPF technology has powerful ion under the action of the deflagrating gas are lack. The forming and the extending of the crack will cause the variation of the gas pressure, in this paper our main purpose is to utilize the ideal-gas equation to compute out the variation
HEPF技术有广阔的发展前景，但对于井筒岩层在爆燃气体联合作用下裂缝开裂情况的研究目前还很少。由于裂缝的形成与扩展过程将引起作用在井筒及裂缝表面燃气压力的变化。本文主要利用理想气体状态方程计算气体压力的变化；以断裂力学为基础，用变刚度混合有限元求得井筒周围应力场和应变场的分布，进一步求得应力强度因子K_I的值。通过比较应力强度因子K_I值与断裂韧度K_(cr)的大小来确定油气井孔缝是否开裂以及孔缝开裂的长度，达到预测油气井产量的目的。
The character of some oil well prospecting, but now study on the fracturing conditpressure crack methods was discussed, then a new pressure crack technology was introduced, it is High-energy composite perforating/propellant hole. Two different property high-energys were combined in the High-energy composite perforating/propellant hole technology. Lighting a fire at one time but making work at two different times. HEPF technology highly increased the seepage area and prolonged the lengths of the cracks. The over-positive pressure gas can eliminate the compact damage derived from general perforating hole and increase the permeability, therefore don't need to wash the oil under minus pressure. Compared with the other two methods of hydraulic fracturing and general perforating hole, HEPF is simpler in technology and more significant in effect and safer, which is suitable to industrial manufacture.
The HEPF technology has powerful ion under the action of the deflagrating gas are lack. The forming and the extending of the crack will cause the variation of the gas pressure, in this paper our main purpose is to utilize the ideal-gas equation to compute out the variation
引文
[
[1]西安石油学院网页，2002。
[2]西安通源石油科技股份有限公司网页，2003。
[3]西安佳特石油科技股份有限公司网页，2002。
[4]Jim Gilliat, Phillip M. S. And Robert H., A review of field performance of new propellant/perforating technologies, Paper SPE 56469, Presented at the 1999 SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Houston, Texas, 3-6, 1999(11).
[5]hatz J.F., Haney B. L. and Ager S. A., High-speed down hole memory recorder and software used to design and confirm perforating/propellant behavior and formation fracturing, Paper SPE 56434, Presented at the 1999 SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Houston, Texas, 3-6, 1999(11).
[6]廷汉，张曦等，油气井高能复合射孔技术及装置鉴定文件，西安通源石油科技股份有限公司，1999，7。
[7]能复合射孔(HEPF)—21世纪射孔的重大变革，西安通源石油科技股份有限公司，2001，7。
[8]科技部科技型中小企业创新基金“高能复合射孔项目”验收资料，西安通源石油科技股份有限公司，2002，11。
[9]范天佑，断裂动力学引论，北京理工大学出版社，1990，6
[10]陆毅中，工程断裂力学，西安交通大学出版社，1987．3
[11]王铎，断裂力学，哈尔滨工业大学出版社，1989．3
[12]H.L.Ewalds R.J.H.Wanhill，朱永昌等译，断裂力学，北京航空航天大学出版社，1998，11。
[13]党发宁等，高能复合射孔枪优化设计报告—动态断裂扩展半解析分析系统，西安理工大学，2000，11
[14]屠厚泽，高森，岩石破碎学，地质出版社，1990，11
[15]王永清，李海涛，唐伟中，李洪建，裂缝-孔隙性油藏射孔完井产
能有限元模拟，中国石油学会测井专业委员会油气井增效技术研讨会论文，1999，9
[16]史慧生，王志信，增效射孔中装弹的优化设计，测井技术，2000,24(2)，140－144．
[17]W.T.贝尔，R.A.苏库普，S.M.塔瑞格，射孔，石油工业出版社，1999，12
[18]刘玉芝，油气井射孔井壁取心计术手册，石油工业出版社，2000,3
[19]Dang Faning(党发宁), Rong Tingyu and Sun Xunfang, Splitting elastic modulus finite element method and its application, Communications in Numerical Methods in Engineering, 2001, 17(10): 675-690. (本文已同时被SCI, EI收录)
[20]党发宁，李宁，荣廷玉，广义混合变分原理及其有限元法，自然科学进展，，2002，12(3)；250-254(本刊为SCI源期刊)
[21]党发宁，荣廷玉，孙训方，有限元广义混合法在平面有限元病态问题研究中的应用，西安理工大学学报，1999，15(4)，25－30。
[22]党发宁，有限元广义混合法及其存克服有限元病态问题研究中的应用，西南交通大学博士学位论文，1998，1．
[23]Fraeijs de Veubeke, B., Upper and lower bounds in matrix structural analysis, in Matrix Methods of Structural Analysis, Ed. by Fraeijs de Veubeke, B., MacMillian, New York, 1964; 165-201,.I
[24]Sander P. G., Bomes superieures et inferieures dans l'analyse matricielle des plaques en flexion-torsion, Bull. Soe. Royale Seiences Liege, 1964, 33~(e) annee; 456-494.
[25]Dym, C. L., and Shames, I. H., Solid mechanics, a variational approach, New York, McGraw-Hill, 1973.
[26]Courant R. and Hilbert D., Method of mathematical physics, Interscience 1953;(1)
[27]Hellinger E. H., Der allgemeine ausatz der machanik der kontinua, Encyclopadie Der Mathematischen Wissenschaften, Part4, 1914; 602-694.
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[29]胡海昌，论弹性体力学与受范性体力学中的一般变分原理，物理学报，1954(3)；
[30]Washizu K., On the variational principles of elasticity and plasticiy, Aeroelastie and Structures Research Laboratory, MIT, Technical Report, 1955; 25
[31]钱伟长，弹性理论中广义变分原理的研究及其在有限元计算中的应用，力学与实践，1979；(1)：16-27
[32]钱伟长，弹性理论中广义变分原理的研究及其在有限元计算中的应用，机械工程学报，1979；15(2)：1-23．
[33]钱伟长，变分法及有限元，上册，科学出版社，1980．
[34]钱伟长，弹性理论中各种变分原理的分类，应用数学和力学，1984；5(6)：765-770．
[35]钱伟长，广义变分原理，多学科学术讲座丛书，知识出版社，1985．
[36]胡海昌，弹性力学的变分原理及其应用，科学出版社，1982．
[37]胡海昌，关于拉氏乘子法及其它，力学学报，1985；17(5)：426-434．
[38]胡海昌，等价变分原理泛函之间的联系，固体力学，1992；13(2)：148-153．
[39]荣廷玉，弹性力学分裂模量变分原理，西南交通大学学报，1981年第一期
[40]荣廷玉，党发宁，孙训方，弹性力学变分原理的近期发展及其与工程领域的关系，西南交通大学学报，1996，31；357－360．
[41]荣廷玉，吕安琪，带参数拉氏乘子法与胡海昌－鹫津变分原理中三类变量都独立的推证及其它，西南交通大学学报，1997；32(1)：84-92．
[42]荣廷玉，弹性力学分裂模量变分原理，西南交通大学学报，1981；(1)：48-55．
[43]荣廷玉，弹性力学广义混合变分原理及有限元广义混合法，四川省力学学会及重庆市力学学会第一届计算力学学术论文报告会论文
集，第一集，1983；1-13．
[44]荣廷玉，弹性力学广义混合变分原理及其有限元广义混合法，力学进展，1987；17(2)：186-199．
[45]荣廷玉，弹性力学中广义混合变分原理及有限元广义混合法，固体力学，1988；9(2)：153
[46]Rong Tingyu, The Variational Principle with Split Elastic Modulus in Elasticity, Advances in Applied Mathematics in china, 1990, (2):133-143.
[47]党发宁，荣廷玉，孙训方，薄板有限元广义混合法及克服病态问题研究，应用力学学报，2000,17(2)，105－109．
[48]Dang Faning, Rong Tingyu and Sun Xunfang, Splitting modulus finite element method for orthogonal anisotropic plate bending, Applied Mathematics and Mechanics, 2001, 22(9): 1046-1056.
[49]党发宁，荣廷玉，孙训方，正交各向异性薄板弯曲问题分裂模量有限元法，应用数学和力学，2001，22(9)：943－951。(本文已同时被SCI，EI收录)
[50]Dang Faning(党发宁), Rong Tingyu and Sun Xunfang, Splitting elastic modulus variational principle for incompressible or nearly incompressble materials and it's application, Communications in Numerical Methods in Engineering; 2000,16(9), 649-656.(本文已同时被SCI，EI收录)
[51]党发宁，荣廷玉，孙训方，Reissner板问题的有限元广义混合法，计算力学学报，2000，17(2)，218-222。
[52]党发宁，荣廷玉，孙训方，用有限元广义混合法分析不可压缩或几乎不可压缩弹性体，力学季刊，2000,21(3)，299-303。
[53]党发宁，饱合土体有效应力型瞬态动力固结分析及有限元广义混合法，西安理工大学博士后出站报告2000，10
[54]荣廷玉，党发宁，孙训方，薄板的有限元广义混合模式，<<现代力学与科技进步>>，中国力学学会，1997,8；992．
[55]北京钢铁学院编，工程断裂力学(上)，国防工业出版社，1997．
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[57]龙驭球等，分区混合有限元法计算应力强度因子，力学学报，1982；(4)
[58]钱伟长等，在奇异项上迭加有限元法计算应力强度因子，清华大学学报，1980；(2)
[59]Benzley, S. E. , Representation of Singularities with Isoparametric Finite Elements, Int. J. Num. Meth. Eng., 1974;(8): 537-545.
[60]杜瑞明，陶贵源等，矩阵病态判别的若干问题及其在结构分析中的应用，全国第一届计算力学学术会议文集，1980，5．
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