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考虑顺流向和横流向耦合作用的海洋立管涡激振动响应特性 被引量:13
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作者 柳军 郭晓强 +3 位作者 刘清友 王国荣 何玉发 李建 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1270-1280,共11页
海洋立管的涡激振动是导致海洋油气井事故的主要因素。笔者采用Hamilton变分原理考虑海洋立管内部流体和管外海洋环境载荷的联合作用下,建立了立管横流向和顺流向耦合振动模型,采用尾流振子模型模拟流体对大长径比立管横向和顺流向的涡... 海洋立管的涡激振动是导致海洋油气井事故的主要因素。笔者采用Hamilton变分原理考虑海洋立管内部流体和管外海洋环境载荷的联合作用下,建立了立管横流向和顺流向耦合振动模型,采用尾流振子模型模拟流体对大长径比立管横向和顺流向的涡激力。借助Newmark-β和4阶Runge-Kutta耦合迭代法,求解立管振动和涡激力计算模型,与现有文献实验数据结果对比验证了模型的有效性。在此基础上,系统地分析了不同均匀流和顶张力情况下立管横流向和顺流向涡激振动响应的特性。结果表明,横流向振动在剪切流和均匀流中都具有频率锁定效应,顺流向振动表现为均匀流中的频率锁定效应和剪切流中的多频效应;在高流速下,需同时重视顺流向和横流向的涡激振动影响。 展开更多
关键词 海洋立管 管柱力学 涡激振动 尾流振子模型
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尤拉屯高产气井完井管柱振动损伤研究 被引量:6
2
作者 阳明君 李海涛 +2 位作者 蒋睿 肖凯文 谢江 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期158-163,共6页
针对尤拉屯气田典型管柱在生产过程中高速气流诱发的振动问题,展开了管柱振动损伤研究,研究中采用了大型有限元分析软件ANSYS建立高产气井带封隔器油管柱振动的有限元模型。利用该模型对管柱进行了振动分析,分析结果表明:离封隔器越远... 针对尤拉屯气田典型管柱在生产过程中高速气流诱发的振动问题,展开了管柱振动损伤研究,研究中采用了大型有限元分析软件ANSYS建立高产气井带封隔器油管柱振动的有限元模型。利用该模型对管柱进行了振动分析,分析结果表明:离封隔器越远振动位移、速度和加速度的幅值越大。详细地研究了全井段油管柱的轴向应力变化、屈曲损伤和中和点变化,同时分析了不同位置和不同产量下,屈曲管柱与套管柱的接触压力随时间的变化关系,为管柱摩擦磨损损伤机理的深入研究提供了定量的数据。最后对管柱进行了疲劳寿命预测,为管柱振动损伤预防措施的提出提供了理论基础。 展开更多
关键词 完井管柱 振动分析 屈曲损伤 摩擦损伤 寿命预测
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振动工况下特殊螺纹接头密封性能仿真研究
3
作者 于洋 屈展 +3 位作者 许富艳 曹银萍 窦益华 刘渝 《石油机械》 北大核心 2023年第9期124-131,共8页
因管柱振动导致特殊螺纹接头密封失效的问题,传统的静力学理论无法有效解释。为此,基于能量耗散理论,考虑密封面微观接触滑移的影响,建立了锥面-锥面特殊螺纹接头有限元模型,通过振动模态分析及摩擦接触分析,研究不同模态振型与上扣扭... 因管柱振动导致特殊螺纹接头密封失效的问题,传统的静力学理论无法有效解释。为此,基于能量耗散理论,考虑密封面微观接触滑移的影响,建立了锥面-锥面特殊螺纹接头有限元模型,通过振动模态分析及摩擦接触分析,研究不同模态振型与上扣扭矩下特殊螺纹接头的能量耗散与密封性能。研究结果表明:基于能量耗散理论,利用力-位移迟滞特性分析密封面的接触滑移状态及能量耗散,可从微观层面解释因管柱振动引发特殊螺纹接头密封性能减弱的问题;模态振型下,特殊螺纹接头密封面间的摩擦力与能量耗散均随上扣扭矩的增大而增大,且3阶模态振型的能量耗散值大于1阶模态;特殊螺纹接头密封面的位移为微米级,密封面的摩擦力-位移迟滞曲线呈“针叶”形,处于黏着与滑移共存的微观滑移状态;长期振动工况下,易造成密封面磨损,导致特殊螺纹接头密封性能减弱甚至密封失效。研究成果可为特殊螺纹接头上扣扭矩控制及动载作用下密封性能评估提供参考。 展开更多
关键词 管柱振动 特殊螺纹接头 能量耗散 密封性能 接触压力 模态振型 有限元
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高温高压高产气井油管柱三维非线性流致振动模型 被引量:1
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作者 郭晓强 李潇 +4 位作者 柳军 方达科 黄亮 魏安超 王国荣 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期920-931,共12页
针对高温高压高产(三高)气井流体诱发油管柱振动失效问题,采用微元法、能量法结合哈密顿原理,考虑了油管自重、井眼轨迹变化、井筒温度压力变化、油套管接触碰撞等因素,建立了三高气井油管柱三维非线性流致振动模型。采用拉格朗日和三... 针对高温高压高产(三高)气井流体诱发油管柱振动失效问题,采用微元法、能量法结合哈密顿原理,考虑了油管自重、井眼轨迹变化、井筒温度压力变化、油套管接触碰撞等因素,建立了三高气井油管柱三维非线性流致振动模型。采用拉格朗日和三次埃尔米特函数离散控制方程,并使用增量形式的Newmark‑β和Newton‑Raphson联合迭代求解离散后的控制方程。根据中国南海三高气井参数,采用相似原理,设计了油管柱流致振动模拟试验装置,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,验证了振动模型的正确性。采用实例井参数,分析了油管柱振动特性,结果表明,上部油管三维空间横向振动明显,而中下部油管长时间紧靠于套管壁上发生振动,导致下部油管易发生纵向和横向的磨损,同时油管纵向振动出现混沌现象,且中下部位置油管混沌现象最明显,因此,现场设计人员需重点关注下部油管柱的安全性。 展开更多
关键词 非线性振动 管柱力学 混沌现象 高温高压高产气井 振动模拟试验
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Reliability Analysis of Super 13Cr Tubing in Ultra-Deep Gas Well
5
作者 Lihu Cao Hongtao Liu +2 位作者 Junyan Liu Hailong Geng Haotian Wei 《Engineering(科研)》 2019年第7期429-436,共8页
Abnormal oil casing pressure appeared in the process of test production of multiple Ultra-Deep Gas Wells in Tarim Basin. The super 13Cr oil pipe string was used to analyze the causes of pipe string failure in view of ... Abnormal oil casing pressure appeared in the process of test production of multiple Ultra-Deep Gas Wells in Tarim Basin. The super 13Cr oil pipe string was used to analyze the causes of pipe string failure in view of the oil casing channeling well during the test and blowout period. The construction process of the well was analyzed in detail. Combined with the review of the operation flow and the detection of fracture string material and fracture morphology, the causes of pipe string fracture were analyzed and calculated in detail. Through field investigation, analysis and calculation, it was found that the main cause of cracking of super 13Cr tubing in this well is the decrease of vibration natural frequency caused by excessive fluid velocity in pipe and too long span of pipe string. At the same time, the mixed failure of stress corrosion cracking and stress load interaction occurred in Cl&#8722;1 environment and other corrosion environments. 展开更多
关键词 Ultra-Deep WELL Gas WELL pipe string vibration Fatigue Corrosion
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不同气体产量下水平井完井管柱振动机理的试验研究 被引量:1
6
作者 莫丽 贾杜平 +1 位作者 毛良杰 王国荣 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期690-697,共8页
为了分析水平井完井管柱的振动机理,研究不同气体产量对完井管柱振动的影响,开展了不同气体产量下完井管柱振动试验研究。应用应变片测试技术采集不同气体产量下完井管柱在水平和重力两个方向的振动应变数据,采用模态分析法处理试验数据... 为了分析水平井完井管柱的振动机理,研究不同气体产量对完井管柱振动的影响,开展了不同气体产量下完井管柱振动试验研究。应用应变片测试技术采集不同气体产量下完井管柱在水平和重力两个方向的振动应变数据,采用模态分析法处理试验数据,得出管柱振动响应。结果表明:在气井开启初期,由于水锤效应,管柱容易产生较大振动,随着进气量的稳定,管柱振动逐渐减弱;完井管柱弯曲段流速不均匀,其振动较大;由于作用于管柱水平方向和重力方向的力不同,管柱水平方向的振动比重力方向的振动剧烈;完井管柱的振动位移、振动频率和位移标准差均随着气体产量的增大而增大,但在试验工况下,其在不同产量下的模态阶次相同。因此,适当减少气井开关次数、减小造斜处的井斜角以及气体产量有利于减小完井管柱与套管之间的碰撞和磨损,增强管柱的安全性。研究结果可为生产实际中减弱完井管柱的振动提供参考。 展开更多
关键词 水平井 完井管柱 气体产量 振动响应 振动位移
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水平井机械式双向锚定压裂工艺研究与应用
7
作者 班丽 李金玉 +2 位作者 孔立宏 张锟 王继东 《采油工程》 2021年第4期1-6,85,共7页
特低渗透致密储层水平井密切割重复改造大规模压裂施工过程中,随着压裂段数和施工规模的逐渐增大,因压力高、排量大、施工时间长会引起压裂管柱剧烈振动。通过分析影响管柱振动的主要因素,并结合现场施工统计可知,当压裂施工排量超过8m^... 特低渗透致密储层水平井密切割重复改造大规模压裂施工过程中,随着压裂段数和施工规模的逐渐增大,因压力高、排量大、施工时间长会引起压裂管柱剧烈振动。通过分析影响管柱振动的主要因素,并结合现场施工统计可知,当压裂施工排量超过8m^(3)/min时,会导致下封隔器失封概率增加75%。为了提升压裂管柱的稳定性,研发了一趟管柱可实现封隔层段、压裂、重复解封、坐封多功能一体化的水平井机械式双向锚定压裂工艺技术。研制了压缩式低坐封力的压裂封隔器,提升工艺多次重复坐封、解封性能,实现了水平井大排量、长卡距、多簇压裂施工,提高了压裂管柱施工的安全性,为致密储层重复改造大规模压裂提供了有效的技术支撑。 展开更多
关键词 水平井 重复改造 大规模压裂 管柱振动 低坐封力 封隔器
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对抽油井油管柱振动规律的认识 被引量:6
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作者 梁春 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期62-63,共2页
针对抽油井系统工作状况 ,以油井生产管柱为研究对象 ,建立了研究油管柱振动特性的力学模型。推导出了描述油管柱振动规律的波动方程、固有频率方程、油管柱振动位移方程等数学模型。研究了引起油管柱产生共振的激励频率与油管柱固有频... 针对抽油井系统工作状况 ,以油井生产管柱为研究对象 ,建立了研究油管柱振动特性的力学模型。推导出了描述油管柱振动规律的波动方程、固有频率方程、油管柱振动位移方程等数学模型。研究了引起油管柱产生共振的激励频率与油管柱固有频率的关系等。对抽油井生产过程中油管柱的振动有了新的较全面的认识。 展开更多
关键词 管柱振动 抽油井 油管柱 力学模型
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高温高压天然气开采用钛合金油管柱力学分析 被引量:2
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作者 胡芳婷 刘强 +4 位作者 赵密锋 郭文婷 张伟福 张强 练章华 《石油机械》 北大核心 2023年第2期115-122,共8页
我国油气开发环境较为恶劣,油井管在井下面临高温高压、硫化氢、二氧化碳、高浓度盐水/完井液、单质硫和强酸等腐蚀环境的作用。钛合金材料以其高强度低密度、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,成为油井管和海洋开发工具的热... 我国油气开发环境较为恶劣,油井管在井下面临高温高压、硫化氢、二氧化碳、高浓度盐水/完井液、单质硫和强酸等腐蚀环境的作用。钛合金材料以其高强度低密度、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,成为油井管和海洋开发工具的热门材料,但其在高温高压气井开采过程中的受力状态和安全可靠性研究尚不足。为此,以我国西部某油田典型高温、高压、高产量气井开采工况为典型参考环境,设计了3种油管柱结构方案,使用有限元模拟方法,计算分析3种方案下的管柱力学情况。分析结果表明,使用钛合金油管可使气井生产中的油管柱载荷减小、安全系数增大,部分时刻管柱内无中和点;使井筒与套管之间轻度接触甚至不接触,可以有效改善生产过程中管柱的振动状态。研究结果为钛合金油管柱在气井中的使用提供了理论依据。 展开更多
关键词 钛合金油管 管柱力学分析 高温高压天然气开发 管柱振动 屈曲
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小口径深孔钻探管柱扭转振动特性分析
10
作者 胡坤生 肖冬顺 +2 位作者 周治刚 姚震桐 项洋 《钻探工程》 2023年第3期30-36,共7页
在小口径深孔取心钻探领域中,除了传统的提钻取心方法外,绳索取心工艺、螺杆马达孔底动力工具等钻进方法也被广泛地应用,不同的钻具组合与钻杆柱一起组成了长细比很大的柔性杆件,在钻进过程中产生复杂的振动,极大地影响了钻探工程的安... 在小口径深孔取心钻探领域中,除了传统的提钻取心方法外,绳索取心工艺、螺杆马达孔底动力工具等钻进方法也被广泛地应用,不同的钻具组合与钻杆柱一起组成了长细比很大的柔性杆件,在钻进过程中产生复杂的振动,极大地影响了钻探工程的安全性。目前,以钻井工程为代表的管柱振动理论已经发展出了很多成熟的分析方法,但是针对小口径深孔钻探的垂直孔身结构、金刚石钻头磨削岩层、特别是选择不同钻具组合和钻进方法时,相关的管柱扭转振动特性研究依然不足。有限元分析方法适用于求解边界条件复杂的问题,用于钻探管柱的振动特性分析有很好的效果。基于ANSYS软件,选取适用于小口径深孔钻探的多种典型钻具组合,建立相应的有限元分析模型,求解孔深、钻压等因素与管柱扭转振动特性之间的关系,并给出了不同孔深条件下可能引起管柱共振的临界转速求解方法。该研究可在钻具组合选择、转速选择和管柱安全性评价等方面为小口径深孔取心钻探工程提供一定参考。 展开更多
关键词 小口径深孔钻探 钻具组合 管柱力学 扭转振动特性分析 管柱安全
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储气库注采管柱振动模拟试验及振动规律分析 被引量:3
11
作者 丁建东 练章华 +2 位作者 丁熠然 张强 刘靓雯 《石油管材与仪器》 2019年第2期30-34,共5页
储气库注采管柱在高速气体流动作用下将会产生振动,这种管柱振动来自于气体沿管柱流动产生的流态变化。通过设计模拟试验,测取了不同气体流速、管柱直径、管柱轴向力以及管柱位置等条件下的管柱振动的数据,分析研究了管柱振动的规律,结... 储气库注采管柱在高速气体流动作用下将会产生振动,这种管柱振动来自于气体沿管柱流动产生的流态变化。通过设计模拟试验,测取了不同气体流速、管柱直径、管柱轴向力以及管柱位置等条件下的管柱振动的数据,分析研究了管柱振动的规律,结果表明:①在气体流速恒定时也会诱发管柱振动,并随着气体流速的增大振动强度增大;②当气体流速发生突变时,注采管柱振动将急剧增强;③在同一流量下管柱不同位置振动规律不同。结论认为:通过模拟试验获得了注采管柱振动数据和规律,可以用于指导储气库井注采工程设计、注采管柱安全评估和现场生产运行。 展开更多
关键词 天然气井 储气库井 注采管柱 管柱振动 气体流动 流固耦合振动 相似理论 振动试验 安全评估
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