南海某油田射孔管柱的动力学分析
发布时间：2021-12-24 12:33
海上油气田射孔作业是油气开采过程中的关键环节,也是提高油气产能的有效技术手段。由于目前对海上射孔管柱动力载荷响应规律的研究还不够充分,射孔管柱损伤和破坏等事故时有发生。为此本文针对南海某油田常用的射孔管柱,运用ANSYS LS-DYNA软件对射孔弹及射孔管柱进行了有针对性的仿真模拟,研究了射孔过程中射孔管柱的动力响应规律。首先利用ANSYS LS-DYNA软件建立单枚射孔弹的射孔管柱模型,并对射孔过程进行模拟,获得射流速度和能量的变化规律,以及射孔管柱中部位置点的加速度和速度响应特征;再利用该软件建立了多枚射孔弹的射孔枪和油管仿真模型,模拟多枚射孔弹射孔过程,获得射孔管柱和射孔枪连接位置的加速度响应特征和射孔管柱应力随时间变化的规律;最后根据单个和多个射孔弹的管柱仿真模型,提出了射孔管柱有限元仿真建模的合理简化方法。运用该方法对南海某油田典型射孔方案进行分析,获得了射孔管柱危险点位置及最大等效应力值,并由第四强度理论判断该处油管安全,与现场数据吻合;对该油管进行模态分析表明,此油管易发生一阶振型的共振现象,可以通过增加油管长度改变固有频率,避免发生共振,从而提高射孔过程中管柱的安全性。
【文章来源】： 中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 油气井管柱力学研究现状
1.2.2 射孔管柱研究现状
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第2章 海上射孔管柱动力学模型
2.1 海上射孔管柱结构
2.1.1 射孔管柱结构类型
2.1.2 南海某油田常用射孔管柱结构
2.2 射孔管柱轴向动力学分析
2.3 射孔管柱径向动力学分析
2.4 射孔管柱周向动力学分析
2.5 本章小结
第3章 射孔过程力学特征分析
3.1 射孔管柱整体载荷分析
3.2 射孔管柱不同载荷作用下的力学分析
3.3 射孔管柱损伤机理分析
3.4 本章小结
第4章 射孔过程射孔管柱数值仿真
4.1 单枚射孔弹射孔过程管柱数值模拟
4.1.1 井底环境参数模拟
4.1.2 单个射孔弹的射孔管柱模型建立
4.1.3 网格划分与计算
4.1.4 结果与分析
4.2 多枚射孔弹射孔过程管柱数值模拟
4.2.1 模型参数及模型的建立
4.2.2 多弹射孔枪管响应分析
4.2.3 射孔枪头部动力学响应分析
4.2.4 射孔管柱冲击加载曲线
4.3 本章小结
第5章 现场案例分析
5.1 南海某油田典型射孔方案
5.2 射孔管柱强度校核
5.2.1 射孔枪等效应力变化
5.2.2 油管等效应力变化
5.2.3 强度校核
5.3 射孔管柱振动分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]力学在油气井工程中的应用 [J]. 张蒙. 石化技术. 2017(03)
[2]射孔对油层套管动态力学研究进展 [J]. 陈华彬,陈锋,唐凯,马峰,陈建波,李奔驰. 测井技术. 2016(05)
[3]油气井杆管柱力学研究进展与争论 [J]. 李子丰. 石油学报. 2016(04)
[4]电缆射孔磁定位仪的改进 [J]. 严明. 中小企业管理与科技(中旬刊). 2015(07)
[5]射孔作业过程管柱结构动态响应分析 [J]. 蔡履忠,赵烜,薛世峰,杨宗芝. 石油矿场机械. 2015(05)
[6]深水钻采管柱力学行为模拟试验系统研制 [J]. 王宴滨,高德利,房军. 石油矿场机械. 2014(04)
[7]数值模拟油井射孔器作用过程方法研究及应用 [J]. 冯其京,陈贤林,郝鹏程,张凤国,张树道,刘权民,古海波. 计算力学学报. 2013(05)
[8]井身结构对射孔段油管柱强度安全性影响分析 [J]. 窦益华,李明飞,张福祥,杨向同. 石油机械. 2012(03)
[9]油管输送式射孔技术起爆方式的设计与应用分析 [J]. 郭希明,蒋宏伟,郭庆丰,黄玉康,蒋记伟. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2011(03)
[10]射孔枪射流形成的数值模拟与弹壳设计 [J]. 金玮玮,张昭,韩秀清,张洪武. 塑性工程学报. 2010(06)
硕士论文
[1]射孔段管柱动力响应模型建立及数值分析[D]. 徐成.西安石油大学. 2017
[2]射孔冲击下管柱动力学行为研究及软件开发[D]. 郭晓强.西南石油大学. 2017
[3]深水测试管柱冲击荷载下的动力学行为研究[D]. 黄陈.西南石油大学. 2015
[4]油井射孔段管柱对爆炸冲击载荷动态响应研究[D]. 周海峰.北京理工大学. 2014
[5]油管输送射孔与生产管柱联作工艺技术研究[D]. 马升.大庆石油学院. 2005
本文编号：3550493
【文章来源】： 中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 油气井管柱力学研究现状
1.2.2 射孔管柱研究现状
1.3 研究内容
1.4 技术路线
第2章 海上射孔管柱动力学模型
2.1 海上射孔管柱结构
2.1.1 射孔管柱结构类型
2.1.2 南海某油田常用射孔管柱结构
2.2 射孔管柱轴向动力学分析
2.3 射孔管柱径向动力学分析
2.4 射孔管柱周向动力学分析
2.5 本章小结
第3章 射孔过程力学特征分析
3.1 射孔管柱整体载荷分析
3.2 射孔管柱不同载荷作用下的力学分析
3.3 射孔管柱损伤机理分析
3.4 本章小结
第4章 射孔过程射孔管柱数值仿真
4.1 单枚射孔弹射孔过程管柱数值模拟
4.1.1 井底环境参数模拟
4.1.2 单个射孔弹的射孔管柱模型建立
4.1.3 网格划分与计算
4.1.4 结果与分析
4.2 多枚射孔弹射孔过程管柱数值模拟
4.2.1 模型参数及模型的建立
4.2.2 多弹射孔枪管响应分析
4.2.3 射孔枪头部动力学响应分析
4.2.4 射孔管柱冲击加载曲线
4.3 本章小结
第5章 现场案例分析
5.1 南海某油田典型射孔方案
5.2 射孔管柱强度校核
5.2.1 射孔枪等效应力变化
5.2.2 油管等效应力变化
5.2.3 强度校核
5.3 射孔管柱振动分析
5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]力学在油气井工程中的应用 [J]. 张蒙. 石化技术. 2017(03)
[2]射孔对油层套管动态力学研究进展 [J]. 陈华彬,陈锋,唐凯,马峰,陈建波,李奔驰. 测井技术. 2016(05)
[3]油气井杆管柱力学研究进展与争论 [J]. 李子丰. 石油学报. 2016(04)
[4]电缆射孔磁定位仪的改进 [J]. 严明. 中小企业管理与科技(中旬刊). 2015(07)
[5]射孔作业过程管柱结构动态响应分析 [J]. 蔡履忠,赵烜,薛世峰,杨宗芝. 石油矿场机械. 2015(05)
[6]深水钻采管柱力学行为模拟试验系统研制 [J]. 王宴滨,高德利,房军. 石油矿场机械. 2014(04)
[7]数值模拟油井射孔器作用过程方法研究及应用 [J]. 冯其京,陈贤林,郝鹏程,张凤国,张树道,刘权民,古海波. 计算力学学报. 2013(05)
[8]井身结构对射孔段油管柱强度安全性影响分析 [J]. 窦益华,李明飞,张福祥,杨向同. 石油机械. 2012(03)
[9]油管输送式射孔技术起爆方式的设计与应用分析 [J]. 郭希明,蒋宏伟,郭庆丰,黄玉康,蒋记伟. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2011(03)
[10]射孔枪射流形成的数值模拟与弹壳设计 [J]. 金玮玮,张昭,韩秀清,张洪武. 塑性工程学报. 2010(06)
硕士论文
[1]射孔段管柱动力响应模型建立及数值分析[D]. 徐成.西安石油大学. 2017
[2]射孔冲击下管柱动力学行为研究及软件开发[D]. 郭晓强.西南石油大学. 2017
[3]深水测试管柱冲击荷载下的动力学行为研究[D]. 黄陈.西南石油大学. 2015
[4]油井射孔段管柱对爆炸冲击载荷动态响应研究[D]. 周海峰.北京理工大学. 2014
[5]油管输送射孔与生产管柱联作工艺技术研究[D]. 马升.大庆石油学院. 2005
本文编号：3550493
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