[发明专利]预测射孔爆炸载荷输出大小的方法及装置

权利要求书

1.一种预测射孔爆炸载荷输出大小的方法，其特征在于，包括：

确定影响射孔爆炸载荷的因素；

建立管柱系统的三维物理模型，对三维物理模型进行数值模拟计算，根据计算结果确定射孔爆炸载荷输出源头；

根据影响射孔爆炸载荷的因素，计算不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小；

根据不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小，建立射孔爆炸载荷输出大小预测模型；

根据射孔爆炸载荷输出大小预测模型，预测不同工况下射孔爆炸载荷输出大小。

2.如权利要求1所述的预测射孔爆炸载荷输出大小的方法，其特征在于，按如下公式确定影响射孔爆炸载荷的因素：

其中：ΔP为射孔爆炸导致的井液变化压力；P₊为射孔爆炸后的井液压力；P₀为射孔爆炸前的初始井液压力；ρ为射孔密度，孔/m；L为射孔枪长度，m；V为射孔段有效容积，m³；n为单发装药量，g；N为炸药摩尔质量，g/mol；H为爆热，kJ/mol；δ为井液的气体比热率；表示射孔爆炸后留在井液中的能量的比例系数。

3.如权利要求2所述的预测射孔爆炸载荷输出大小的方法，其特征在于，所述建立管柱系统的三维物理模型，对三维物理模型进行数值模拟计算，根据计算结果确定射孔爆炸载荷输出源头，包括：

建立管柱系统的三维物理模型，对三维物理模型进行六面体网格划分；

根据管柱系统的关键位置载荷特征，在三维物理模型内选取多个参考点；

在划分后的三维物理模型内对多个参考点进行数值模拟计算；

根据数值模拟计算结果在多个参考点中确定射孔爆炸载荷输出源头。

4.如权利要求3所述的预测射孔爆炸载荷输出大小的方法，其特征在于，所述根据影响射孔爆炸载荷的因素，计算不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小，包括：

根据影响射孔爆炸载荷的因素，建立多套有限元仿真模型；

对多套有限元仿真模型进行数值模拟计算，获得不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小。

5.如权利要求4所述的预测射孔爆炸载荷输出大小的方法，其特征在于，所述根据不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小，建立射孔爆炸载荷输出大小预测模型，包括：

根据不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小，获得不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的峰值压力数据；

对不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的峰值压力数据进行多元非线性回归，拟合得到射孔爆炸载荷输出源头的峰值压力经验模型；

将射孔爆炸载荷输出源头的峰值压力经验模型确定为射孔爆炸载荷输出大小预测模型。

6.如权利要求1至5任一项所述的预测射孔爆炸载荷输出大小的方法，其特征在于，所述根据射孔爆炸载荷输出大小预测模型，预测不同射孔工况下射孔爆炸载荷输出的大小，按照如下公式进行计算：

其中，P_L为射孔爆炸载荷输出大小；x₁为射孔弹数量，枚；x₂为单发装药量，g；x₃为地层压力，MPa；x₄为井筒压力，MPa；x₅为油管长度，m；k、a、b、c为相关系数。

7.一种预测射孔爆炸载荷输出大小的装置，其特征在于，包括：

因素确定模块，用于确定影响射孔爆炸载荷的因素；

源头确定模块，用于建立管柱系统的三维物理模型，对三维物理模型进行数值模拟计算，根据计算结果确定射孔爆炸载荷输出源头；

载荷输出计算模块，用于根据影响射孔爆炸载荷的因素，计算不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小；

模型建立模块，用于根据不同工况下射孔爆炸载荷输出源头的爆炸载荷输出大小，建立射孔爆炸载荷输出大小预测模型；

载荷预测模块，用于根据射孔爆炸载荷输出大小预测模型，预测不同工况下射孔爆炸载荷输出大小。