水力诱振式双向耦合连续管减阻器设计

发布时间：2024-11-03 07:32

　　 连续管刚度小,在下入或加压钻进过程中容易屈曲,导致摩阻增大甚至锁死。为此,基于附壁效应和卡门涡街效应,创新设计了可诱发连续管轴向与径向振动的水力诱振式双向耦合连续管减阻器。该减阻器通过流体诱发持续振动,将连续管与井壁间的静摩擦转化为滑动摩擦;涡轮动力源、径向振动组和流体振动腔室的多级耦合产生轴向冲击力,克服了连续管与井壁之间的摩阻,避免了纯机械式减阻器振动间断以及动力源驱动复杂等缺点。利用有限元软件进行减阻器径向振动组模态分析,分析结果表明:其固有频率远大于工作频率,避免了共振导致的结构破坏。在轴向冲击力测试试验中,该减阻器在10、14和18 L/s的注液排量下可分别产生23.3、30.1和34.6 kN耦合轴向冲击力,随着注入流量的线性增加,轴向冲击力呈非线性增大。应用该减阻器可增大连续管在水平段的延伸范围。

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【部分图文】：

在总结国内外现有减阻器设计资料和施工现场对减阻器的性能要求的基础上,笔者认为连续管减阻器应具备动力源稳定、减阻效果明显、结构简单可靠以及使用寿命长的性能特点。根据以上性能要求,参考现有设计资料,结合油田现场施工需求,基于附壁效应(CoandaEffect)[13-14]、卡门涡....

流体振动腔室的设计模型如图2a所示,将设计模型进行合理简化后得到理论计算模型,如图2b所示。本文通过流体振动腔室计算模型得到合理的尺寸参数,以确保结构可以诱发附壁效应。在流体振动腔室计算模型中,做以下三点假设:流体为不可压缩流体;流体的黏性作用极小,可以忽略不计;流体为定常流动。

基于卡门涡街效应和附壁效应,设计了如图3所示的利用流体诱发结构振动的流体振动腔室三维模型。流体振动腔室主要由附壁效应振动腔室和漩涡脱落球两部分组成。工作原理如图4所示。图4流体振动腔室原理示意图

图3流体振动腔室三维模型图由图4可知,流体流经上整流接口进入振动腔室,流经漩涡脱落球在其表面边界层堆积、形成漩涡,漩涡脱落,产生轴向及径向振动。漩涡脱落球与内壁曲面曲率变化的外壳体构成附壁效应振动腔室,流体流经附壁效应振动腔室,流速减缓,随着流体循环产生持续的轴向振动。

本文编号：4010908