井下动态压力测试技术研究

论文摘要

石油井下动态压力测试是评估射孔器优劣的一个主要手段，在民用爆破器材设计以及石油井下射孔和煤层气射孔领域等有广泛的应用。针对目前石油井下射孔压力信号特点不明确，缺乏理论指导等问题，本文进行了以下方面的研究，包括石油井下环空压力测试数据分析、建立射孔弹爆轰理论模型和压力测试系统模型、射孔信号的虚拟测试技术、射孔枪内压力测试系统方案研究以及测试中遇到的温度效应和管道效应的分析。本文目的是研究射孔弹爆炸信号特点，建立其数学模型，对测试中的关键技术加以分析，以为石油井下压力测试仪的研制提供理论依据，改善井下压力测试目前混、乱、杂的现象。本文采用理论分析、计算机仿真、实验室和现场试验相结合的方法，开展了以下几个方面的研究工作，并对其中一些问题进行了创新性研究：(1)广泛检索了国内外关于石油井下压力测试的相关文献，了解到石油井下压力测试技术还不完善，尤其是关于枪内压力测试技术方面的文献很少，本文建立了井下射孔压力信号模型并确立了枪内压力测试的研究方向。(2)通过对不同射孔器所采用的石油井下环空射孔压力测试数据分析，解释了不同射孔器的射孔机理，并对其优劣进行了评定。(3)结合炸药的爆轰理论，分析了射孔弹爆轰信号的特点，建立了虚拟测试模型，提出了枪内压力测试系统的采样策略要求和传感器的选择要求，并对其壳体保护电路做了理论研究和ANSYS仿真分析，提出了枪内压力测试仪的设计方案。(4)针对井下高温环境所导致的测试中的温漂问题进行分析，对测压器的热零点漂移实现软件补偿。(5)分析测压器的传压孔的管道效应问题，计算出测压器传压管道的固有频率，为动态测试中传压管道的设计提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的背景、目的及意义
• 1.2 动态测试技术研究概况
• 1.3 井下压力测试国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题完成的工作及研究内容
• 2 井下动态压力测试环境分析
• 2.1 井下测试环境介绍
• 2.2 射孔技术介绍
• 2.2.1 油气井射孔介绍
• 2.2.2 聚能射孔
• 2.2.3 增效复合射孔
• 2.3 火炸药爆炸燃烧理论分析
• 2.3.1 冲击波和爆轰波的形成
• 2.3.2 炸药的燃烧转爆轰
• 2.3.3 冲击波或爆轰波在空气和水中的传播
• 3 枪外环空压力测试系统介绍及测试数据分析
• 3.1 石油井下 P-T 测试仪介绍
• 3.1.1 P-T 测试仪的技术指标
• 3.1.2 测试仪的结构和工作原理
• 3.2 井下射孔压力实测数据分析
• 4 枪内压力测试技术的研究
• 4.1 井下射孔压力信号分析
• 4.1.1 引爆两射孔弹之间的间隔时间
• 4.1.2 单发射孔弹的爆炸特性
• 4.1.3 射孔压力信号模型
• 4.2 枪内压力测试系统采样策略分析
• 4.2.1 采样设计面临的问题
• 4.2.2 采样策略的设计
• 4.3 枪内压力测试系统方案研究
• 4.3.1 枪内压力测试仪技术指标
• 4.3.2 测试仪的系统结构
• 4.3.3 测试系统的工作流程
• 4.3.4 传感器的选型
• 4.4 枪内压力测试电路防护结构研究
• 4.4.1 测试仪的安装位置
• 4.4.2 测试仪壳体结构设计
• 4.4.3 测压器机械壳体的耐压分析
• 4.4.4 壳体有限元分析
• 4.5 枪内压力测试模拟膛压实验
• 5 井下压力测试中若干技术研究
• 5.1 测试仪的温度补偿研究
• 5.1.1 测试仪的温度特性研究
• 5.1.2 测压器温漂的软件补偿
• 5.1.3 传感器零位补偿的计算
• 5.2 测试中管道效应分析
• 5.2.1 管道效应理论分析
• 5.2.2 测压器的管道效应计算
• 6 总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 文章的创新点和不足
• 6.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研工作
• 致谢