当前位置:主页 > 硕博论文 > 工程硕士论文 >

射孔段管柱动力响应模型建立及数值分析

发布时间:2018-03-20 08:04

  本文选题:射孔管柱 切入点:动力响应 出处:《西安石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:射孔作业过程中,射孔弹爆炸后会产生巨大的冲击载荷,引起井下管柱及工具剧烈振动,严重时会导致管柱弯曲断裂、封隔器损坏及胀枪卡枪等事故,降低射孔作业安全性。因此,为了减少射孔作业事故的发生,本文针对射孔冲击载荷作用下管柱动力响应问题进行研究。不考虑射孔液的影响,分别针对轴向、横向及扭转冲击载荷作用下,应用振动力学悬臂梁理论,建立射孔段管柱动力学模型,导出管柱一维振动微分方程;应用ANSYS软件建立射孔段管柱三维有限元模型,分别得到轴向、横向及扭转载荷分量下管柱瞬态响应规律。考虑射孔液的影响,应用FLUENT软件建立射孔液流体动力学模型,分析冲击载荷下射孔液的压力脉动规律;将射孔液脉动压力作为外载荷,分析射孔液对管柱动力响应的影响。综合考虑爆炸冲击载荷及射孔液压力脉动的作用,建立射孔液及管柱耦合模型,得到射孔段管柱位移、速度、加速度及等效应力响应规律。应用有限元法对射孔段管柱进行瞬态动力响应分析,分别得到了管柱位移、速度、加速度及等效应力响应曲面。管柱位移、速度、加速度及等效应力响应均随时间周期性变化,且越靠近封隔器处,响应幅值越小,表明距离射孔冲击爆炸源越远,射孔冲击波衰减越大。沿管柱轴线方向,从管柱底端到封隔器处端面,位移、速度、加速度逐渐减小,最大等效应力逐渐增大;由于管柱上端受到封隔器的约束作用,存在应力集中现象,等效应力由管柱内壁到外壁逐渐增加。同时,应用控制变量法,分析了管柱长度、外径及壁厚等因素对射孔段管柱动力响应的影响。随着管长、外径及壁厚的增加,冲击载荷下管柱动力响应幅值减小,建议优先选择管长、外径及壁厚均较大的管柱。本文可为冲击载荷作用下管柱组合优选及强度安全性分析提供依据。
[Abstract]:In the process of perforation, the explosion of perforating projectile will produce huge impact load, which will cause severe vibration of downhole string and tools, and will lead to bending fracture of string, damage of Packer and expansion of gun, etc. Therefore, in order to reduce the occurrence of perforation accidents, the dynamic response of pipe string under perforation impact load is studied in this paper. Under transverse and torsional impact loads, the dynamic model of perforated pipe string is established by using the theory of vibration dynamic cantilever beam, and the differential equation of one-dimensional vibration of perforated pipe string is derived, and the three-dimensional finite element model of perforated pipe string is established by using ANSYS software. The transient response of string under axial, transverse and torsional loads is obtained. Considering the influence of perforating fluid, the fluid dynamics model of perforating fluid is established by using FLUENT software, and the pressure fluctuation of perforating fluid under impact load is analyzed. Taking the pulsating pressure of perforating fluid as external load, the influence of perforating fluid on the dynamic response of pipe string is analyzed. Considering the effect of explosion shock load and perforating hydraulic force pulsation, a coupling model of perforating fluid and string is established, and the displacement of perforated pipe string is obtained. The response law of velocity, acceleration and equivalent stress. The transient dynamic response of perforated pipe string is analyzed by finite element method, and the displacement, velocity, acceleration and equivalent stress response surface of pipe string are obtained, respectively. Both acceleration and equivalent stress response change periodically with time, and the smaller the response amplitude is, the closer the response amplitude is to the Packer, which indicates that the farther away from the perforating shock source, the greater the attenuation of perforated shock wave. From the bottom end of the string to the end of the Packer, the displacement, velocity and acceleration gradually decrease, and the maximum equivalent stress increases gradually, because the upper end of the string is restrained by the Packer, there is a phenomenon of stress concentration. The equivalent stress increases gradually from the inner wall of the string to the outer wall. At the same time, the effects of the length, diameter and thickness of the string on the dynamic response of the perforated pipe are analyzed by using the control variable method. With the increase of the pipe length, the outside diameter and the wall thickness, As the amplitude of dynamic response of string decreases under impact load, it is suggested that priority should be given to the string with long pipe length and larger outer diameter and wall thickness. This paper provides a basis for the optimization of string combination and the analysis of strength safety under impact load.
【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】:TE257.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱光华;李新霞;李爱军;;常规分注管柱的改进与应用[J];内蒙古石油化工;2010年24期

2 ;使用风动装药管柱[J];探矿工程;1966年06期

3 郑永刚;;管柱在井内弯曲失稳的研究[J];钻采工艺;1992年01期

4 高德利,刘凤梧,徐秉业;油气井管柱的屈曲行为研究[J];自然科学进展;2001年09期

5 魏大农,周志宏;垂直井眼中管柱屈曲精确解的应用[J];油气井测试;2005年01期

6 车海燕;;高效防气防砂一体化管柱的研制与应用[J];内蒙古石油化工;2007年05期

7 杜现飞;王海文;王帅;刘俊霞;;深井作业管柱下入能力研究[J];燕山大学学报;2008年02期

8 ;胜利油田用多功能管柱使长关井恢复生产[J];石油钻探技术;2008年02期

9 赵智超;杨林;庄进咸;;过泵传压卡水闭式采油一体化管柱的研究与应用[J];内江科技;2008年10期

10 ;一趟管柱分压3层管柱[J];新疆石油科技;2008年03期

相关会议论文 前10条

1 何玉发;刘清友;;深井注入管柱力学行为研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 李本勇;陈晓蓉;郭海玲;;京沪高铁南京南站厚壁高强钢大型圆管柱制造技术[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年

3 李建高;柳PI;;深孔水下掽管柱一次定位安堓技圫[A];第十一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(C卷)[C];2012年

4 徐贵东;于鑫;范锡彦;周元岐;娄京伟;水素连;齐德山;吴建朝;;机械法找窜管柱研究[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第一分册)[C];2003年

5 杨志涛;何祖清;刘斌;何玉发;黄云;;管柱入井时管内液体引起水击现象力学模型[A];2007年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2007年

6 肖国华;;不动管柱分层酸化压裂工艺管柱研究[A];湖北省石油学会第十一次优秀学术论文评选会论文集[C];2004年

7 李子丰;李敬元;;油气井杆管柱力学研究现状和发展方向[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第一分册)[C];2003年

8 孙宝福;;注水ERW管柱蠕动分析[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年

9 梁博羽;曾萍;陈小刚;谈泊;于淑珍;李彦彬;卢文伟;曹毅;;综合一体化速度管柱选井技术在苏里格气田的应用[A];低碳经济促进石化产业科技创新与发展——第九届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛论文集[C];2013年

10 贾伟朋;范鹏涛;汪鹏;;安徽国际金融贸易中心超高层钢结构圆管柱施工技术[A];大型复杂钢结构建筑工程施工新技术与应用论文集[C];2012年

相关重要报纸文章 前10条

1 蒋海军 龙秋莲;“生产与措施管柱优化”现场应用效果好[N];中国石化报;2008年

2 记者 陈青 通讯员 杨宏智 张晓峰;宝鸡钢管连续速度管柱质量顶呱呱[N];中国石油报;2013年

3 纪青海 孙继志;胜利油田研制成功新井投产防污装置[N];中国石化报;2006年

4 通讯员 琚星 张玉震;大庆采油四厂解决注水井管柱组配难题[N];中国石油报;2010年

5 通讯员 邹莉娜 刘湘;可使油井投产周期缩短一半[N];大庆日报;2011年

6 记者陈青 特约记者马静;国产CT70钢级速度管柱下井成功[N];中国石油报;2010年

7 特约记者 林勇;胜利油田“分层挤压充填防砂管柱”填补国内空白[N];东营日报;2011年

8 郑水平 罗恩勇;机械找堵水一次管柱技术[N];中国石油报;2006年

9 通讯员 陈德华;大港成功研制提拉脱卡器[N];中国石油报;2001年

10 李明君 吴航;一次管柱多层压裂技术效益显著[N];中国石油报;2003年

相关博士学位论文 前5条

1 甘立飞;直井和曲井内管柱非线性稳定性分析[D];南京航空航天大学;2008年

2 刘凤梧;受圆管约束管柱的后屈曲行为研究[D];清华大学;1999年

3 智勤功;蒸汽吞吐井长效防砂管柱设计及相关工艺研究[D];中国石油大学(华东);2013年

4 戴江;压裂排液求产一体化关键技术及理论研究[D];燕山大学;2008年

5 朱秀星;复杂环境井筒动力学关键问题研究[D];中国石油大学(华东);2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵树杰;稠油油藏分层注采管柱研究[D];东北石油大学;2015年

2 蔡冰;低渗透分段压裂完井主体管柱研究[D];东北石油大学;2015年

3 杜宁军;空冷凝汽器支架结构管柱抗震性能研究[D];西安建筑科技大学;2013年

4 苑珍东;基于链式循环起升系统的油田小修作业自动化装置研究[D];中国石油大学(华东);2014年

5 魏晓冬;热采井插管密闭注采一体化管柱受力分析与热损失研究[D];中国石油大学(华东);2014年

6 孙恒;管柱图绘制技术的研究与应用[D];中国石油大学(华东);2014年

7 孙巧雷;管柱输送装置的设计与理论研究[D];长江大学;2016年

8 安超;垂直井管柱正弦和螺旋屈曲慢动力法研究[D];东北石油大学;2016年

9 张晶明;分层采油工艺管柱受力模拟分析及结构优化[D];东北石油大学;2016年

10 严静;现浇混凝土轻质管柱墙板非线性受力性能的分析研究[D];苏州科技学院;2016年



本文编号:1638198

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/1638198.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ee7e5***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com