投球压裂是页岩气水平井分段压裂改造的常用技术,目前的投球器存在着压裂球尺寸小、投球数量有限、结构过于复杂、适用性差等问题,不能满足页岩气井大通径、小间距压裂作业的需求。为此,设计出了一种转板式大通径井口自动投球器,该投球器上端设置储球筒,下端的底座内部布置投球机构,通过驱动电机控制投球机构实现逐个投球的功能;采用FEM（有限单元法）对该投球器的投球过程进行碰撞分析,通过任意拉格朗日欧拉（ALE）网格自适应方法和耦合的光滑粒子流体动力学（FEM-SPH）方法进行仿真模拟和样机实验。研究结果表明:①投球碰撞在转板上边缘处产生最大的等效应力、等效塑性应变和位移,产生的最大应力在600 MPa左右,小于42CrMo的屈服强度930 MPa,满足强度要求,并且具有一定的安全余量;②样机成功实现了投球直径介于64～108 mm、投球级差为4 mm的12级分段压裂连续投球测试。结论认为,该投球器操作简单、适用性广,可有效满足页岩气水平井多级分段压裂工艺的需要。
类型: 期刊论文
作者: 王旱祥,车家琪,刘延鑫,兰文剑,张砚雯,吕孝孝,杜明超
关键词: 转板式,大通径,投球器,储球筒,页岩气,水平井,多级分段压裂
来源: 天然气工业 2019年04期
年度: 2019
分类: 工程科技Ⅰ辑
专业: 石油天然气工业
单位: 中国石油大学(华东)机电工程学院
基金: 国家科技重大专项“煤层气排采设备与工艺技术研究”(编号:2016ZX05042-004),研究生创新工程资助项目“预置管柱气动式排水采气工艺设备的设计研究”(编号:YCX2018058)
分类号: TE934.2
页码: 76-81
总页数: 6
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