油田射孔枪优化改进及应用

1、油田射孔枪优化改进及应用Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In TheOrganization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.编订：审核：单位：文件编号：KG-A0-9635-77油田射孔枪优化改进及应用使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式方法、进度等进行 具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或 活动 达到预期

2、的水平。下载后就可自由编辑。射孔枪是油田开采作业能否顺利完成的尖键工具， 是油田井下开孔的主要工具。针对射孔枪的工作原理， 运用ANSYS智能优化软件对其进行结构优化设计，不 断提高我国对于油田射孔枪的设计水平，对提高我国 油田开采效率，满足日益增加的原油需求量，具有非 常重要的意义。射孔枪的工作原理石油射孔枪由枪头、枪身、枪尾三部分组成，连 接处均采用梯形螺纹来连接以保证具有较高的连接强 度，枪身均匀分布外盲孔并嵌入定位销钉来保证射孔 与盲孔位置对正。目前国内广泛应用的是聚能射孔弹 对于射孔枪的强度与结构设计要求很高，不但要严格 控制对输油管道与水泥环的冲击力，还需要具有良好 的发射效率来保

3、证射孔枪具有较高的工作效率，同时 合理的盲孔深度设计能够使得枪身具有较小的厚度与 强度，更能够有效提高发射率。射孔枪有限元分析2. 1创建有限元的模型实际工作中多采用创建有限元模型来分析复杂的 井下油田状态参数，具体过程可以分为：建立数学几 何模型、定义结构材料特点、设计功能单元、施加载 荷并根据载荷数据求解及划分边界条件、处理运算结 果检测系统运行状态。创建有限元模型即根据作业内 容设定模型标题；ANSYS软件无系统单位制，因此需要 技术人员根据实际工作参数设定单位制，并保证在同 一模型中具有统一单位制；ANSYS软件系统数据库中储 存有不同类型的常用功能单元数据，且每种系统单元 类型均具有

4、特定编制符号，如0LID95、PLANE76 ；选定 单元类型后需要嵌入与单元类型相符合的单元实常 数，如BEAMS单元的截面面积；然后根据实际操作环 境设定材料物理性能参数，如弹性模量数、材料密 度、应力状态、线膨胀系数等；然后根据设定的结构 创建几何模型，并根据智能网格模拟功能产生物理分 析模型。2. 2对加载荷进行有限次求解有限元模型创建好后，可直接利用SOLUTION处理 器来规定结构类型和分析操作选项，然后调用数据库 中的数据，对模型施加可控制调节的动态载荷数据， 并根据载荷参数对有限元模型进行有限次求解并可恢 复初始化状态。数据分析类型一般分为：静态、瞬态、 调谐等；在ANSYS软

5、件中对有限元模型施加的载荷可 分为DOF （自由度）约束、体积载荷、惯性载荷、耦合 场载荷等；求解初始化功能主要是从ANSYS数据库系 统中选定相符的有限元模型以及载荷数据，来进行运 算求解，然后将计算结果输入到系统数据库中存储起 来以备调用。2. 3查询分析结果ANSYS程序完成数据运算后，就能够利用POST1或 P0ST26处理器的数据来查询并分析运算结果;通用 后处 理器POST1功能是查询全部或者部分时间段的运算结 果；时间历程后处理器P0ST26主要功能是查询选定区 域在不同时间段内的所有运算结果。射孔枪的优化设计分析下面针对3000米矿井深度所使用的国产32CrMo的 102型射孔

6、枪为例进行优化设计、其他型号射孔枪优化 设计原理与之相同。3. 1射孔枪盲孔的优化射孔枪材料性能以及实际施工中所用射孔枪型号 不相同，枪身结构的内径、外径以及所处的钻井深度 等都不相同，从而导致射孔枪盲孔各点的应力分布状 态不一，因此射孔枪盲孔的深度与内外径大小需要设 计计算人员根据实际的作业状态与功能要求，经过科 学严谨的计算来确定。射孔枪盲孔的优化设计流程为 建立优化数学分析模型，利用ANSYS软件建立科学的 参数分析模型、运算求解、然后根据运算结果进行具 体参数优化改进，生成具有指导意义的优化分析文件, 根据软件系统智能优化功能选定优化变量，利用系统 优化工具箱中的优化工具与优化方法进行优化分析，最后得出优化结果，最后根据优化结果设计射孔枪的结构参数。3. 2射孔枪壁厚的优化射孔枪壁厚的优化主要受以下因素影响：射孔弹喷射爆炸时会瞬间产生很高的温度与气压，如果射孔 枪设计的强度过低，那么在作业中就会在高温高压环 境中产生较大的塑性变形甚至发生断裂。如果射孔枪 结构设计强度过高就会增加设备生产成本造成资源浪 费，因此为保障油田射孔枪能够高效、科学地实施作 业，对射孔枪壁厚进行科学的优化设计计算，具有非 常重要的实际意义。对于射孔枪壁厚的优化设计与盲 孔基本相同，同样是利用ANSYS软件系统优化设计模 型，针