高产气井完井管柱流固耦合振动分析及安全性评价

发布时间：2017-12-25 18:00

  本文关键词：高产气井完井管柱流固耦合振动分析及安全性评价　出处：《西安石油大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：完井管柱是连接地层与地面的重要通道,高产气井生产过程中由于高速流体流经管柱,诱发管柱振动,管柱振动又会影响气体流态变化,形成流固耦合振动。振动会造成管柱的疲劳破坏,降低接箍螺纹密封性能,加剧管柱磨损,所以研究完井管柱的流固耦合振动对确保油气田安全生产具有重要意义,本论文以完井管柱为研究对象主要进行以下几方面工作。首先分析了完井管柱振动的产生原因及影响因素,并建立了高产气井完井管柱内温度、压力和气体密度、流速的计算模型。其次,利用流体的运动方程、连续性方程和固体的振动方程、本构方程推导了完井管柱流固耦合振动方程,采用特征线法对所建立的方程组解耦,并通过空间插值法进行离散求解。考虑开关井对完井管柱振动的影响,以紧急关井和正常关井工况为例,对完井管柱流固耦合振动情况进行分析讨论。再次,利用有限元软件模拟井下工况,对完井管柱进行了模态分析,并讨论了不同压力、温度和轴向力对管柱固有频率的影响。结果表明:完井管柱的固有频率,随着轴向力的增加而增加,随着内压的增加而减小,温度对完井管柱的固有频率基本没有影响。并对有流体充满的管柱进行模态分析,发现流固耦合作用会减小完井管柱的固有频率。最后讨论了完井管柱的变形机理和失效形式,从管柱设计和现场施工工艺等方面,为油田的安全生产提出合理建议。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE925.3

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本文编号：1333844