项目名称: 高压气井内高速流体诱发生产管柱振动特性研究

项目编号: No.51274219

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 矿业工程

项目作者: 樊洪海

作者单位: 中国石油大学(北京)

项目金额: 80万元

中文摘要: 高压气井生产管柱振动对管柱寿命和生产安全性危害很大。生产管柱的振动可以归结为流体诱发管道振动问题,但是目前对于气井内高速流体诱发生产管柱振动的规律和特性尚不明确。本项目拟建立考虑泊松耦合、摩擦耦合、结合部耦合、流体参数及管柱轴向力等因素的弯曲管柱振动八方程模型,使用特征线法研究气井生产管柱的瞬态响应特征,使用传递矩阵法研究气井生产管柱的固有模态与稳定性。基于三维管柱空间复杂性,考虑流体流动对管柱产生的作用力、管柱与井壁的接触等因素,拟采用有限元法,建立三维管柱流固耦合非线性动力学模型,深入研究脉动流的流动参数对气井井下管柱振动响应的影响规律。本项目的成功实施,将对现场管理和气井安全生产起到积极作用,也为其他石油管柱的振动研究提供了新的思路和基础。

中文关键词: 高压气井;完井管柱;流体诱发振动;流固耦合;特征线法

英文摘要: The vibration of production strings in high-pressure gas well does great harm to the life of strings and production security. The vibration of production strings is induced by the fluid flowing in the strings, but the law and characteristics that the flow fluid impacts the vibration of production strings is not clear. This project plans to establish the vibration differential equations of bend strings, considering the Poisson couping, friction coupling, junction coupling , fluid parameters and the force of strings, then study the transient response characteristics of production strings by the Method of Characteristics, and research the natural mode and stability of production strings by the Transfer Matrix Method. Based on the space complexity of production strings, considering the forces on curved strings caused by fluid flow and the contact between casing and production strings, this project plan to establish a nonlinear dynamic model using the Finite Element Method to research the effect of pulsating flow on the dynamic response of production strings. The successful execution of this project will make positive contribution to the oilfield management and production safety of gas well, and will offer some elicitations and foundation for the vibration research of other petroleum strings.

英文关键词: High-Pressure Gas Well;Completion String;Flow-Induced Vibration;Fluid-Structure Interaction;Method of Characteristics

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