高產(chǎn)氣井完井管柱流固耦合振動分析及安全性評價.pdf

1、完井管柱是連接地層與地面的重要通道，高產(chǎn)氣井生產(chǎn)過程中由于高速流體流經(jīng)管柱，誘發(fā)管柱振動，管柱振動又會影響氣體流態(tài)變化，形成流固耦合振動。振動會造成管柱的疲勞破壞，降低接箍螺紋密封性能，加劇管柱磨損，所以研究完井管柱的流固耦合振動對確保油氣田安全生產(chǎn)具有重要意義，本論文以完井管柱為研究對象主要進行以下幾方面工作。
　　首先分析了完井管柱振動的產(chǎn)生原因及影響因素，并建立了高產(chǎn)氣井完井管柱內(nèi)溫度、壓力和氣體密度、流速的計算模型。

2、>　　其次，利用流體的運動方程、連續(xù)性方程和固體的振動方程、本構(gòu)方程推導(dǎo)了完井管柱流固耦合振動方程，采用特征線法對所建立的方程組解耦，并通過空間插值法進行離散求解。考慮開關(guān)井對完井管柱振動的影響，以緊急關(guān)井和正常關(guān)井工況為例，對完井管柱流固耦合振動情況進行分析討論。
　　再次，利用有限元軟件模擬井下工況，對完井管柱進行了模態(tài)分析，并討論了不同壓力、溫度和軸向力對管柱固有頻率的影響。結(jié)果表明：完井管柱的固有頻率，隨著軸向力的增加而增