考虑残余弯曲的连续油管下入长度分析及振动减阻方法研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:mummu1025
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连续油管入井前存在初始残余弯曲,增加了下入过程的摩阻,限制连续油管作业。针对该问题,论文开展了考虑残余弯曲的连续油管下入长度的理论分析和振动减阻方法研究。首先,分析了连续油管的下入、起出过程,得到连续油管入井前存在残余弯曲特性的原因,并通过计算证明了连续油管在入井前存在残余弯曲;进行了连续油管入井试验和现场测量,实际测量得到了2英寸QT-900系列连续油管的残余弯曲半径为6433.33 mm,验证了连续油管在入井前确实存在残余弯曲。其次,将残余弯曲引入总势能公式进行推导,建立了新的连续油管下入长度计算模型,分析了残余弯曲对连续油管下入长度的影响。结果表明:残余弯曲会显著降低连续油管的最大下入长度,当残余弯曲半径为6463 mm时,有残余弯曲的连续油管水平段最大下入长度的理论值为1658 m,比无残余弯曲的下入长度减少了29%。根据新疆油田玛湖某井的现场试验数据,该连续油管在水平段下入长度为1604 m时发生螺旋锁死,与公式推导的理论值相比误差为3.26%。最后,针对连续油管螺旋锁死的问题,设计了连续油管水力振荡减阻器动力短节部分,并进行了非定常数值模拟研究,分析了振动减阻机理,进行了流固耦合模态分析和脉冲压力单因素分析。结果表明:振荡腔内主射流发生周期性的附壁偏转产生的脉冲压力作用于振荡短节,使管柱产生轴向振动,管柱振动的速度越大,减阻效果越好;脉冲压力使动力短节的振荡腔中产生较大的应变,应进行渗氮渗碳等处理,延长使用寿命,并检验了结构设计的合理性,避免发生共振;随着入口流速的增大,脉冲压力幅值呈现出增加的趋势;随着附壁夹角的增大,脉冲压力幅值呈现出先增加后减小的趋势,在附壁夹角为27.5°时,脉冲压力幅值最大为0.14 MPa;随着反馈通道直径的增大,脉冲压力幅值呈现出先减小后增大的趋势,在反馈通道直径为12 mm时,脉动压力幅值最小为0.02 MPa。为了使减阻效果更好,可以通过增大入口流速,使用附壁夹角为27.5°,反馈通道直径为16mm的动力短节来产生的更大的脉冲压力。
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