連續(xù)管剛度小,在下入或加壓鉆進過程中容易屈曲,導致摩阻增大甚至鎖死。為此,基于附壁效應和卡門渦街效應,創(chuàng)新設(shè)計了可誘發(fā)連續(xù)管軸向與徑向振動的水力誘振式雙向耦合連續(xù)管減阻器。該減阻器通過流體誘發(fā)持續(xù)振動,將連續(xù)管與井壁間的靜摩擦轉(zhuǎn)化為滑動摩擦;渦輪動力源、徑向振動組和流體振動腔室的多級耦合產(chǎn)生軸向沖擊力,克服了連續(xù)管與井壁之間的摩阻,避免了純機械式減阻器振動間斷以及動力源驅(qū)動復雜等缺點。利用有限元軟件進行減阻器徑向振動組模態(tài)分析,分析結(jié)果表明:其固有頻率遠大于工作頻率,避免了共振導致的結(jié)構(gòu)破壞。在軸向沖擊力測試試驗中,該減阻器在10、14和18 L/s的注液排量下可分別產(chǎn)生23.3、30.1和34.6 kN耦合軸向沖擊力,隨著注入流量的線性增加,軸向沖擊力呈非線性增大。應用該減阻器可增大連續(xù)管在水平段的延伸范圍。

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【部分圖文】：

在總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有減阻器設(shè)計資料和施工現(xiàn)場對減阻器的性能要求的基礎(chǔ)上,筆者認為連續(xù)管減阻器應具備動力源穩(wěn)定、減阻效果明顯、結(jié)構(gòu)簡單可靠以及使用壽命長的性能特點。根據(jù)以上性能要求,參考現(xiàn)有設(shè)計資料,結(jié)合油田現(xiàn)場施工需求,基于附壁效應(CoandaEffect)[13-14]、卡門渦....

流體振動腔室的設(shè)計模型如圖2a所示,將設(shè)計模型進行合理簡化后得到理論計算模型,如圖2b所示。本文通過流體振動腔室計算模型得到合理的尺寸參數(shù),以確保結(jié)構(gòu)可以誘發(fā)附壁效應。在流體振動腔室計算模型中,做以下三點假設(shè):流體為不可壓縮流體;流體的黏性作用極小,可以忽略不計;流體為定常流動。

基于卡門渦街效應和附壁效應,設(shè)計了如圖3所示的利用流體誘發(fā)結(jié)構(gòu)振動的流體振動腔室三維模型。流體振動腔室主要由附壁效應振動腔室和漩渦脫落球兩部分組成。工作原理如圖4所示。圖4流體振動腔室原理示意圖

圖3流體振動腔室三維模型圖由圖4可知,流體流經(jīng)上整流接口進入振動腔室,流經(jīng)漩渦脫落球在其表面邊界層堆積、形成漩渦,漩渦脫落,產(chǎn)生軸向及徑向振動。漩渦脫落球與內(nèi)壁曲面曲率變化的外殼體構(gòu)成附壁效應振動腔室,流體流經(jīng)附壁效應振動腔室,流速減緩,隨著流體循環(huán)產(chǎn)生持續(xù)的軸向振動。

本文編號：4010908