發(fā)布時間：2021-09-24 23:06

　　壓裂管柱作為主要的承載構(gòu)件與動力傳遞構(gòu)件,施工時承受自身重量、內(nèi)外流體的壓力、軸向力、摩擦力等多種載荷的共同作用。這些作用容易誘發(fā)管柱振動,并且使管柱的受力、變形及運(yùn)動狀態(tài)變得非常復(fù)雜。同時管柱的振動又反作用流體的流動,從而形成雙向流固耦合振動。因此,本文在考慮壓裂管柱摩擦效應(yīng)的基礎(chǔ)上,分析了管柱的流固耦合振動特性,并進(jìn)行了室內(nèi)驗證實驗,具體包括以下內(nèi)容:利用FLUENT軟件對流場的主要瞬態(tài)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計算,得到引發(fā)管柱振動的流動條件變化�？紤]管壁和液體之間的摩擦耦合效應(yīng),基于不可壓縮液體運(yùn)動方程、連續(xù)性方程以及固體的振動方程、本構(gòu)方程建立了壓裂管柱流固耦合動力學(xué)模型,利用傳遞矩陣法求解了壓裂管柱的軸向振動響應(yīng)。利用AUTOPIPE軟件以1:1模型對實驗室管柱進(jìn)行水錘模擬計算,考慮壓裂液液性變化對管柱流固耦合振動特性的影響,得到了壓裂液排量、壓力變化對管柱流固耦合振動特性的影響,最后通過實驗室模擬實驗,對壓裂管柱的振動進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:當(dāng)液體流經(jīng)壓裂管柱的接箍部位、彎曲部位、傾斜部位時,由于管柱截面積突然發(fā)生變化或者液體的流動方向發(fā)生改變,使液體的流動壓力、流動速度等發(fā)生變化,管柱... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓裂管柱振動實驗流程圖

由于壓裂管柱不是一個連續(xù)體，而是由數(shù)根管柱依次連接而成，相鄰的兩根管柱之間通過接箍連接，而接箍處由于其結(jié)構(gòu)原因，管柱直徑會發(fā)生變化，在這里選取接箍內(nèi)徑為 83.3mm，接箍長度為 142.88mm，接箍上端管柱長度和下端管柱長度均為 150mm，液體從管柱上端流向下端。 在 FLUENT 中的一些基礎(chǔ)設(shè)定上，本文選取標(biāo)準(zhǔn) K-ε 湍流模型；選用隱式壓力基耦合求解器（壓力基耦合求解器適用于大多數(shù)單相流，比分離求解器性能更好，但其不能用于多項流；隱式一般優(yōu)于顯式）；選取速度入口及壓力出口，F(xiàn)LUENT 計算靜壓和出口的速度；壓力出口通用于不可壓縮流和可壓縮流，井口流壓設(shè)置為 60MPa 。 建立管柱二維模型后需對該模型進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格劃分時，需對管柱接箍處進(jìn)行加密設(shè)置，如圖 2-1 所示，并檢查該網(wǎng)格劃分是否合理。

11圖2-2接箍部位動壓力分布云圖圖2-3接箍部位的速度分布云圖圖2-4接箍部位的速度矢量圖2.2.2液體流經(jīng)傾斜管段時的流場分析本小節(jié)中仍然選取接箍內(nèi)徑為83.3mm，接箍長度為142.88mm，接箍上端管柱長度


本文編號：3408609