海上油氣田射孔作業(yè)是油氣開采過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是提高油氣產(chǎn)能的有效技術(shù)手段。由于目前對海上射孔管柱動力載荷響應(yīng)規(guī)律的研究還不夠充分,射孔管柱損傷和破壞等事故時有發(fā)生。為此本文針對南海某油田常用的射孔管柱,運(yùn)用ANSYS LS-DYNA軟件對射孔彈及射孔管柱進(jìn)行了有針對性的仿真模擬,研究了射孔過程中射孔管柱的動力響應(yīng)規(guī)律。首先利用ANSYS LS-DYNA軟件建立單枚射孔彈的射孔管柱模型,并對射孔過程進(jìn)行模擬,獲得射流速度和能量的變化規(guī)律,以及射孔管柱中部位置點(diǎn)的加速度和速度響應(yīng)特征;再利用該軟件建立了多枚射孔彈的射孔槍和油管仿真模型,模擬多枚射孔彈射孔過程,獲得射孔管柱和射孔槍連接位置的加速度響應(yīng)特征和射孔管柱應(yīng)力隨時間變化的規(guī)律;最后根據(jù)單個和多個射孔彈的管柱仿真模型,提出了射孔管柱有限元仿真建模的合理簡化方法。運(yùn)用該方法對南海某油田典型射孔方案進(jìn)行分析,獲得了射孔管柱危險點(diǎn)位置及最大等效應(yīng)力值,并由第四強(qiáng)度理論判斷該處油管安全,與現(xiàn)場數(shù)據(jù)吻合;對該油管進(jìn)行模態(tài)分析表明,此油管易發(fā)生一階振型的共振現(xiàn)象,可以通過增加油管長度改變固有頻率,避免發(fā)生共振,從而提高射孔過程中管柱的安全性。

【文章來源】： 中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 油氣井管柱力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 射孔管柱研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
第2章 海上射孔管柱動力學(xué)模型
    2.1 海上射孔管柱結(jié)構(gòu)
        2.1.1 射孔管柱結(jié)構(gòu)類型
        2.1.2 南海某油田常用射孔管柱結(jié)構(gòu)
    2.2 射孔管柱軸向動力學(xué)分析
    2.3 射孔管柱徑向動力學(xué)分析
    2.4 射孔管柱周向動力學(xué)分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 射孔過程力學(xué)特征分析
    3.1 射孔管柱整體載荷分析
    3.2 射孔管柱不同載荷作用下的力學(xué)分析
    3.3 射孔管柱損傷機(jī)理分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 射孔過程射孔管柱數(shù)值仿真
    4.1 單枚射孔彈射孔過程管柱數(shù)值模擬
        4.1.1 井底環(huán)境參數(shù)模擬
        4.1.2 單個射孔彈的射孔管柱模型建立
        4.1.3 網(wǎng)格劃分與計(jì)算
        4.1.4 結(jié)果與分析
    4.2 多枚射孔彈射孔過程管柱數(shù)值模擬
        4.2.1 模型參數(shù)及模型的建立
        4.2.2 多彈射孔槍管響應(yīng)分析
        4.2.3 射孔槍頭部動力學(xué)響應(yīng)分析
        4.2.4 射孔管柱沖擊加載曲線
    4.3 本章小結(jié)
第5章 現(xiàn)場案例分析
    5.1 南海某油田典型射孔方案
    5.2 射孔管柱強(qiáng)度校核
        5.2.1 射孔槍等效應(yīng)力變化
        5.2.2 油管等效應(yīng)力變化
        5.2.3 強(qiáng)度校核
    5.3 射孔管柱振動分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3550493