一种新型多级分段压裂自动投球器

摘要：

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.

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、FEM、ALE、FEM-SPH

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资助基金：国家科技重大专项“煤层气排采设备与工艺技术研究”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”YCX2018058

在线出版日期：2019-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：76-81