钻柱固液耦合横向振动研究
[Abstract]:With the increase of oil and gas exploitation and the decrease of oil and gas reserves, horizontal well technology has become a very important drilling technology in modern drilling technology in order to improve oil and gas recovery and reduce drilling cost. However, during horizontal well drilling, the drill string is easily deviated from its rotation center, which leads to lateral vibration, and the serious vibration of drill string will lead to the gradual propagation of brittle cracks in the drill tool, resulting in the final fracture and other serious accidents. Therefore, it is very meaningful to study the lateral vibration of drill string. In this paper, the brittle crack of drill pipe due to the resonance of drill string is gradually extended, which leads to the fracture of drill pipe. Taking the drill string in the straight section of Yue 10X-A1 horizontal well as the research object, considering the important factor that the drilling fluid density outside the drill string is higher than that in the drill string, the fluid numerical calculation software is used. The K- 蔚 turbulence model was used to analyze the drilling fluid in the drill string, and the discrete phase model was used to analyze the drilling fluid in the annulus of the drill string. The curves of the inner wall pressure and the outer wall pressure of the drill string changing with the depth of the well were obtained. As can be seen from the pressure curve of the outer wall, any change in density, viscosity and flow rate will cause pressure drop. According to the theory of fluid mechanics, the energy consumption in the pipeline will produce pressure drop, and the energy consumption is caused by the loss of water head. The head loss is mainly divided into the head loss along the path and the local head loss. According to the formula of the head loss along the pipeline and the local head loss, the greater the density, viscosity and velocity, the greater the pressure drop. The pressure drop is linearly related to the length of the pipe when all the factors except the length of the pipe are invariable, so the function of the inner wall pressure and the outer wall pressure of the drill string with the depth of the well is established by calculating. Based on the drilling data and dynamic theory, the lateral vibration model of drilling string in horizontal well is established by using ANSYS software. The effect of drilling fluid with different density inside and outside the drill string on the vibration of drill string is considered. The pressure distribution of drilling fluid is loaded into the finite element model by function loading. Through modal analysis, the effects of drilling fluid density, drilling fluid viscosity, drilling fluid velocity and drilling pressure on the natural frequency of drilling string transverse vibration are obtained. When the drilling fluid density, viscosity, flow rate and drilling pressure increase, the natural frequency of horizontal vibration of drill string is reduced, which provides some practical guidance for horizontal well vertical section construction.
【学位授予单位】:长江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE921.2
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,本文编号:2428998
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