气井内高速流体诱发生产管柱振动机理与规律研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:majunchigg
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近年来,随着高温高压气田的不断开发,油田生产管柱损坏问题也越来越突出。在高压气井生产过程中,管柱内的高速流体在流经油管接箍、短节等处可能产生波动压力,使得油管膨胀收缩,而油管的变形又反作用于高速流体,因此流体与油管柱之间相互作用,相互影响,此流固耦合作用可能引起气井内生产管柱发生振颤,从而导致以下几方面的不良影响:①生产管柱在连接部位发生松扣;②油管与套管接触部位发生严重磨损;⑧油管柱的疲劳强度降低。如果这种振颤长期作用,将会造成天然气泄漏、生产管柱寿命缩短,给油田生产带来严重的经济损失。   本文通过建立气井内天然气在稳态流动情况下压力场和温度场分布的数学模型,并对模型进行了数值求解,得到高温高压气井内天然气各流动参数的变化规律,从而说明高速流体诱发生产管柱的自激振动机理。通过应用FLUENT软件模拟天然气流经管柱变径和弯曲段产生的波动压力来说明高速流体诱发生产管柱的强迫振动机理。最后在经典水击方程的基础上建立了高温高压气井内高速流体诱发生产管柱振动的流固耦合四方程模型,应用特征线方法进行了数值求解,得出天然气诱发生产管柱振动的模态响应情况,最后得出本文研究的结论及有建设性的建议。
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