[发明专利]一种卡瓦和接箍类井下工具座放与提捞力模拟计算方法

说明书

本发明公开了一种卡瓦和接箍类井下工具座放与提捞力模拟计算方法，包括以下步骤：针对不同井下工具类型进行建模；将井下工具进行扫描电镜分析和金相分析，确定其材质种类和含量；设计并运用模拟软件进行对卡瓦和接箍类井下工具的进行应力敏感性分析得出最大径向力，从而确定其在接箍位置的卡紧状态；利用轴向力与径向力相互转换的模拟计算公式分别模拟计算得出卡瓦和接箍类井下工具卡紧状态下的最小座放力与提捞力。本发明可以结合不同类型卡瓦和接箍类井下工具各个位置的材质信息与应力分布进行安全性能评估；判断不同水平段倾角对于卡瓦和接箍类井下工具在接箍位置受力的影响；确定不同类型井下工具在接箍位置不同的受力情况。

技术领域

本发明涉及石油卡瓦和接箍类井下工具安装技术领域，尤其涉及一种卡瓦和接箍类井下工具座放与提捞力模拟计算方法。

背景技术

油气井生产过程中经常需要在油管或套管内安装井下工具，以完成某一作业，例如卡瓦类井下节流器、卡瓦和接箍类柱塞气举座落器等装置的安装和提捞，安装和提捞一般采用钢丝作业。这类工具在座放过程中需要多少座放力才能稳定座落在油管中，该座放力对于选择加重杆和控制冲击速度非常重要；同样在提捞过程中需要多少提捞力才能提捞上来，该提捞力对于选择吊车吨位和提捞速度也非常重要。目前这类工具的座放和提捞都是施工人员根据经验确定的，没有相关的定性定量认识。因此，急需一种卡瓦和接箍类井下工具座放与提捞力的模拟计算方法。

在提捞过程中通过钢丝直接拉伸打捞，将径向提捞力转化为轴向提捞力。传统方法是施工现场根据经验，在实际施工过程中总结并确定一定范围的座放与提捞力，没有相关的定性定量认识，其中存在的问题有：

（1）无法判断卡瓦和接箍类井下工具在接箍位置的卡紧状态；

（2）无法测量井下工具在接箍位置提捞与座落时的径向受力情况；

（3）无法评估井下工具需要多大的力下放才能稳定卡紧在井筒接箍位置，并且对应的需要多大的力才能打捞出来；

（4）不能对于不同材质井下工具性能及安全性进行评估。

如申请号为CN200910077921.7的专利申请公开了一种基于虚拟地质模型的可视化分析预测方法，该方法主要是从数据库、文件系统中检索多维地质数据模型，通过设置或调整相应参数、模型，布置或重置虚拟地质场景，对地质模型进行坐标、比例尺、数据格式等规范化处理，将可视化计算、分析、预测、检索查询的结果送入双显示缓存区，在可视化平台中对地质数据进行时空一体化显示。但是该方法不能模拟计算实际施工过程中的井下工具的座放与提捞力，也不能对工具的安全性进行评估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供针对不同井下工具类型进行建模；对井下工具进行扫描电镜分析和金相分析，确定其材质种类和含量；设计模拟方法并运用Ansys仿真模拟软件进行对卡瓦和接箍类井下工具的进行应力敏感性分析得出最大径向力，从而确定其在接箍位置的卡紧状态，实现评估卡瓦和接箍类井下工具最小座放力及最小提捞力的目的；同时实现对卡瓦和接箍类井下工具的安全性能评估，为各大油田后续针对井下工具结构的优化设计提供技术支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

S1，根据卡瓦和接箍类井下工具的工具类型和井下工具座放与打捞原理，构建卡瓦和接箍类井下工具三维模型；座放为油气开发专业名词，释义为井下工具下落到油管某一位置并固定在该位置的整个运动状态。

S2，基于不同类型井下工具的各个位置结构差异性，对井下工具三维模型进行网格划分及模型优化；

S3，对井下工具进行扫描电镜分析和金相分析，获取不同类型井下工具不同位置的材质信息并进行测试，根据测试结果设定井下工具三维模型的模型材质；

S4，利用模拟方法对卡瓦和接箍类井下工具座放过程进行瞬态动力学分析求解，并推导出卡瓦和接箍类井下工具卡紧过程中轴向力与径向力相互转换的模拟计算公式；