检索结果-内蒙古大学图书馆

石油钻采工艺 2000年第1期22卷 62-63页

作者：梁春吉林石油集团公司钻采工艺研究院吉林松原138003

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... 详细信息

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。

关键词：管柱振动抽油井油管柱力学模型

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直井流量变化引起的井下波动压力计算与管柱振动分析

直井流量变化引起的井下波动压力计算与管柱振动分析

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作者：魏峰中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在钻井作业中,由于某些原因(比如关井、钻井泵开泵或者关泵等)导致井下流量发生变化,会形成流体的波动压力,井下波动压力的危害非常大。如果波动压力大的话,就会对井下的管柱和地层等形成破坏,会压裂地层形成井漏或者造成管柱的振动,严... 详细信息

在钻井作业中,由于某些原因(比如关井、钻井泵开泵或者关泵等)导致井下流量发生变化,会形成流体的波动压力,井下波动压力的危害非常大。如果波动压力大的话,就会对井下的管柱和地层等形成破坏,会压裂地层形成井漏或者造成管柱的振动,严重时还会引起井涌、井壁坍塌或者井喷,以及管柱的断裂,后果非常严重。　　本文对由于直井井下流量变化引起的波动压力进行研究,计算井下压力波的传播速度,分析影响波速的因素;计算井下流动压力损失;模拟和计算不同工况下(关井、钻井泵开泵和关泵)的波动压力;分析影响管柱振动的振源以及波动压力引起管柱振动的振动幅度和速度,结果较为准确,可以对波动压力和管柱振动有一个比较清晰的认识,可以减少波动压力的危害,减少井下事故的发生,对现场的作业和生产具有一定的指导意义。

关键词：石油工业钻井工程作业安全波动压力工况分析管柱振动

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钻井管柱振动信号系统仿真研究

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石油机械 2015年第10期43卷 34-41页

作者：宋一晨吕苗荣陆健常州大学石油工程学院

为了了解管柱内部信号传递的过程与规律以及各种信号的组成,通过建立信号传递过程模型,基于Windows平台,利用Delphi开发工具开发了管柱振动系统仿真软件,对管柱振动信号进行了仿真分析,提出了开展管柱振动信号测试分析的步骤和方法,同... 详细信息

为了了解管柱内部信号传递的过程与规律以及各种信号的组成,通过建立信号传递过程模型,基于Windows平台,利用Delphi开发工具开发了管柱振动系统仿真软件,对管柱振动信号进行了仿真分析,提出了开展管柱振动信号测试分析的步骤和方法,同时利用室内管柱振动试验对该方法的有效性进行了验证。分析结果表明,管柱振动信号波形大体上分为结构类信号和传递类信号,结构类信号在时域上往往在特定的时刻出现,传递类信号往往随测量系统的变化而相应变化;在管柱物理参数不变的情况下,可以利用结构类信号来确定管柱的几何结构以及撞击信号的源特征;通过分析传递类信号的变化规律可以获得管柱长度、敲(撞)击位置、传播速度、透射系数及反射系数等各种有用信息。研究结果为新的管柱振动信号解释方法的创立创造了一定条件,也为井下管柱的故障诊断、定位,管柱系统特性参数的确定以及信号分析提供了依据。

关键词：管柱振动信号分析结构类信号信号仿真反射振动效应

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储气库注采管柱振动模拟试验及振动规律分析

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石油管材与仪器 2019年第2期5卷 30-34页

作者：丁建东练章华丁熠然张强刘靓雯中国石油华北油田公司工程技术研究院河北任丘062552 西南石油大学四川成都610500

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... 详细信息

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。

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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注采气体流动管柱振动模拟试验及特性研究

注采气体流动管柱振动模拟试验及特性研究

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2018中国材料大会

作者：丁建东练章华丁熠然吴郁荣伟刘靓雯中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司工程技术研究院西南石油大学

在天然气井、储气库井生产运行中，其生产管柱往往要承受巨大的高速气体，在高速气体作用下管柱必将发生振动。本文从研究气体流动管柱振动的特性出发，提出了应用相似理论建立管柱振动模拟试验装置和研究方法。结果表明：①试验装置模... 详细信息

在天然气井、储气库井生产运行中，其生产管柱往往要承受巨大的高速气体，在高速气体作用下管柱必将发生振动。本文从研究气体流动管柱振动的特性出发，提出了应用相似理论建立管柱振动模拟试验装置和研究方法。结果表明：①试验装置模拟并测取了不同气体流速、管径、壁厚、材质以及不同管柱位置等参数下管柱振动的规律;②管柱振动与注采气体流速、流速变化率等密切相关，在气体流速稳定时也会诱发管柱振动。

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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CO_(2)驱注入管柱流固耦合振动模态分析

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石油工业技术监督 2023年第4期39卷 7-11页

作者：曹银萍王璐瑶窦益华孙祥鑫西安石油大学机械工程学院陕西西安710065

CO_(2)驱注入过程中,压力波动等因素造成流速改变致使管柱振动,进而导致管柱力学性能的变化和破坏,此外,不同相态的CO_(2)加剧了分析的复杂性。为研究CO_(2)驱注入管柱的动态特性,应用有限元软件对管柱进行仿真分析,考虑CO_(2)不同相态... 详细信息

CO_(2)驱注入过程中,压力波动等因素造成流速改变致使管柱振动,进而导致管柱力学性能的变化和破坏,此外,不同相态的CO_(2)加剧了分析的复杂性。为研究CO_(2)驱注入管柱的动态特性,应用有限元软件对管柱进行仿真分析,考虑CO_(2)不同相态的影响,对比考察不同轴向力、壁厚、内压下管柱的变形量和固有频率。结果表明:流固耦合作用使管柱固有频率降低,管柱固有频率降低率在液态CO_(2)与管柱耦合时为10.3%、超临界态CO_(2)与管柱耦合时为6.5%;轴向力对固有频率高阶区影响大于低阶区影响;增加壁厚能增强对管柱的保护作用;内压增至100 MPa时对管柱结构损坏影响较大。研究结果对CO_(2)驱油注气生产过程中管柱结构优化设计和安全性评估提供参考。

关键词：管柱振动模态分析流固耦合 CO_(2)相态固有频率

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超深井射孔管柱冲击振动响应特性

超深井射孔管柱冲击振动响应特性

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：柳军简屹林陈益丽唐凯任国辉陈建波西南石油大学机电工程学院成都大学机械工程学院中国石油测井有限责任公司西南分公司

在超深井射孔作业时,射孔弹爆炸瞬间产生的巨大冲击波,将引发管柱的剧烈振动行为,甚至导致管柱损坏。本文基于Hamilton原理,考虑射孔轰爆载荷、管柱-井壁接触及超深井高温高压环境等因素的影响,建立管柱系统纵-横-扭耦合非线性动力学模... 详细信息

在超深井射孔作业时,射孔弹爆炸瞬间产生的巨大冲击波,将引发管柱的剧烈振动行为,甚至导致管柱损坏。本文基于Hamilton原理,考虑射孔轰爆载荷、管柱-井壁接触及超深井高温高压环境等因素的影响,建立管柱系统纵-横-扭耦合非线性动力学模型。采用Newmark-β法对系统非线性离散方程组进行求解,并编制了相应的MATLAB计算程序,借助西南地区某井射孔实际数据对比验证了本模型的有效性。利用非线性模型探究了射孔轰爆载荷在超深井高温高压环境下对管柱纵-横-扭耦合振动的影响机理,结果表明:减振器合适的位置布置能有效降低管柱受力,合理布置范围应为20～25米左右;油管管径的合理选取范围为0.0889～0.0100m;射孔枪外径的合理选取范围为0.135～0.150m;油管长度的合理选取范围为150～170m;射孔枪装弹药量在15g左右最为合适。研究结果可为优化管柱及射孔工作参数,降低管柱过早失效风险提供理论支撑。

关键词：射孔管柱爆轰压力场管柱振动耦合振动米赛斯应力

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深部地层盐穴储气库建库管柱安全分析

深部地层盐穴储气库建库管柱安全分析

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作者：闫怡飞中国石油大学(华东)

学位级别：博士

本论文针对盐穴地下储气库建库过程中的安全问题,分别进行了腐蚀环境条件下石油管选材方法研究,储气库注采井的地应力场反演分析以及对应的井筒附近的应力分布研究,储气库管柱振动规律与气体摩阻特征测试研究,管柱的强度和剩余寿命评价... 详细信息

本论文针对盐穴地下储气库建库过程中的安全问题,分别进行了腐蚀环境条件下石油管选材方法研究,储气库注采井的地应力场反演分析以及对应的井筒附近的应力分布研究,储气库管柱振动规律与气体摩阻特征测试研究,管柱的强度和剩余寿命评价分析等。取得的主要研究结论有:通过对四个国家的六个不同油井管制造公司的在酸性环境下OCTG选材规范进行剖析,综合考虑影响管材安全性的诸多因素,分析各环境条件下不同公司选材规范之间的异同和适用范围,依据以上不同规范开发出OCTG酸性环境选材软件。该软件主要包括住友选材、NKK选材、DMV选材、川崎选材、LoneStar选材和Cabval选材六种选材准则,同时可以针对给定的酸性条件对OCTG材料进行抗腐蚀性和安全性对比分析,给出最优的选材结果。在满足安全和抗腐蚀性条件下给使用者提供多重选择,使用者可以根据经济与设计条件或其他要求做出最终选择。现场使用标明,该软件推荐结果准确可靠,操作简单,可有效提高相关工程设计人员的分析工作效率。基于多目标优化反分析方法,对土耳其储气库群地应力场进行优化反分析,得到测试井点的反演地应力结果与测量结果一致,误差在8%以内。通过对研究区块的地应力反分析,得到了区块的地应力大小和方向分布规律。根据计算得到的地应力场,计算了储气库注采井井筒附近的应力分布,通过对距离井筒不同距离的径向应力、周向应力、剪应力和Von Mises应力的分析,得到了库群12口井周边的地应力分布。在井壁附近地应力的作用下,储气库群井筒能够保持稳定状态。并计算了盐腔的应力应变分布,腔体的应变和竖向位移距离腔顶的距离越大,位移越小,套管鞋预留高度随着溶腔高径比和储气库内压的增加而降低。套管的Von Mises应力和应变随着距离腔顶距离的增加而迅速降低。基于相似原理设计完成了储气库管柱振动与气体摩阻系数测试装置,成功测试了不同口径注采管柱的气体摩阻系数及其变化规律,并将实验值和理论值进行了比较,得到了一致的变化规律结果。建立的储气库注采管柱测试装置及通过实验得到的气体摩擦系数结果及变化规律为后续注采管柱振动及动力学分析奠定良好的实验基础。利用有限差分方法建立储气库注采管柱流场分析模型,研究了在不同注采压差及不同井斜角影响下注采管柱运行过程中流场及压力特性。结果表明:高速气体进入弯曲段后,管柱内气流截面速度从内小外大的环形分布变成内侧涡量增大的漩涡分布,弯曲内侧速度明显增大,并在弯曲内侧产生压力真空,造成外壁压力增大,内壁压力减小。流体进入底端水平直井段后,由于管柱内涡流量降低,管柱内流体流速趋于稳定,管柱外壁与内壁压力差逐渐减小。因此管柱弯曲段是最易发生较大振动而导致管柱破坏的管段。比较了在API标准和ISO标准下不同径厚比的套管的抗外挤强度和抗内压强度。对土耳其储气库套管柱的强度和剩余寿命评价进行了分析。根据Norsok腐蚀模型,分析了土耳其储气库群UGS-2井不同深度的腐蚀速率,并比较了腐蚀保护膜对腐蚀速率的影响,腐蚀保护膜在500米以上的井段能够起到保护作用。根据实验测量的气井管柱的剩余壁厚得到了研究井段的腐蚀速度,与理论计算结果相比较,两者的变化趋势基本吻合。得到了套管柱的剩余寿命与井深的关系,研究井段的套管最低寿命保持在30年以上。

关键词：地下盐穴储气库安全分析腐蚀分析地应力场套管柱安全管柱振动

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振动工况下特殊螺纹接头密封性能仿真研究

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石油机械 2023年第9期51卷 124-131页

作者：于洋屈展许富艳曹银萍窦益华刘渝西北工业大学航空学院西安石油大学石油工程学院上海城建职业学院西安石油大学机械工程学院

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... 详细信息

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。

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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高温高压天然气开采用钛合金油管柱力学分析

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石油机械 2023年第2期51卷 115-122页

作者：胡芳婷刘强赵密锋郭文婷张伟福张强练章华中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院中国石油集团工程材料研究院有限公司石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室中国石油集团测井有限公司长庆分公司西南石油大学

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... 详细信息

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。

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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