發(fā)布時間：2018-03-20 08:04

  本文選題：射孔管柱　切入點：動力響應　出處：《西安石油大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：射孔作業(yè)過程中,射孔彈爆炸后會產生巨大的沖擊載荷,引起井下管柱及工具劇烈振動,嚴重時會導致管柱彎曲斷裂、封隔器損壞及脹槍卡槍等事故,降低射孔作業(yè)安全性。因此,為了減少射孔作業(yè)事故的發(fā)生,本文針對射孔沖擊載荷作用下管柱動力響應問題進行研究。不考慮射孔液的影響,分別針對軸向、橫向及扭轉沖擊載荷作用下,應用振動力學懸臂梁理論,建立射孔段管柱動力學模型,導出管柱一維振動微分方程;應用ANSYS軟件建立射孔段管柱三維有限元模型,分別得到軸向、橫向及扭轉載荷分量下管柱瞬態(tài)響應規(guī)律�？紤]射孔液的影響,應用FLUENT軟件建立射孔液流體動力學模型,分析沖擊載荷下射孔液的壓力脈動規(guī)律;將射孔液脈動壓力作為外載荷,分析射孔液對管柱動力響應的影響。綜合考慮爆炸沖擊載荷及射孔液壓力脈動的作用,建立射孔液及管柱耦合模型,得到射孔段管柱位移、速度、加速度及等效應力響應規(guī)律。應用有限元法對射孔段管柱進行瞬態(tài)動力響應分析,分別得到了管柱位移、速度、加速度及等效應力響應曲面。管柱位移、速度、加速度及等效應力響應均隨時間周期性變化,且越靠近封隔器處,響應幅值越小,表明距離射孔沖擊爆炸源越遠,射孔沖擊波衰減越大。沿管柱軸線方向,從管柱底端到封隔器處端面,位移、速度、加速度逐漸減小,最大等效應力逐漸增大;由于管柱上端受到封隔器的約束作用,存在應力集中現象,等效應力由管柱內壁到外壁逐漸增加。同時,應用控制變量法,分析了管柱長度、外徑及壁厚等因素對射孔段管柱動力響應的影響。隨著管長、外徑及壁厚的增加,沖擊載荷下管柱動力響應幅值減小,建議優(yōu)先選擇管長、外徑及壁厚均較大的管柱。本文可為沖擊載荷作用下管柱組合優(yōu)選及強度安全性分析提供依據。
[Abstract]:In the process of perforation, the explosion of perforating projectile will produce huge impact load, which will cause severe vibration of downhole string and tools, and will lead to bending fracture of string, damage of Packer and expansion of gun, etc. Therefore, in order to reduce the occurrence of perforation accidents, the dynamic response of pipe string under perforation impact load is studied in this paper. Under transverse and torsional impact loads, the dynamic model of perforated pipe string is established by using the theory of vibration dynamic cantilever beam, and the differential equation of one-dimensional vibration of perforated pipe string is derived, and the three-dimensional finite element model of perforated pipe string is established by using ANSYS software. The transient response of string under axial, transverse and torsional loads is obtained. Considering the influence of perforating fluid, the fluid dynamics model of perforating fluid is established by using FLUENT software, and the pressure fluctuation of perforating fluid under impact load is analyzed. Taking the pulsating pressure of perforating fluid as external load, the influence of perforating fluid on the dynamic response of pipe string is analyzed. Considering the effect of explosion shock load and perforating hydraulic force pulsation, a coupling model of perforating fluid and string is established, and the displacement of perforated pipe string is obtained. The response law of velocity, acceleration and equivalent stress. The transient dynamic response of perforated pipe string is analyzed by finite element method, and the displacement, velocity, acceleration and equivalent stress response surface of pipe string are obtained, respectively. Both acceleration and equivalent stress response change periodically with time, and the smaller the response amplitude is, the closer the response amplitude is to the Packer, which indicates that the farther away from the perforating shock source, the greater the attenuation of perforated shock wave. From the bottom end of the string to the end of the Packer, the displacement, velocity and acceleration gradually decrease, and the maximum equivalent stress increases gradually, because the upper end of the string is restrained by the Packer, there is a phenomenon of stress concentration. The equivalent stress increases gradually from the inner wall of the string to the outer wall. At the same time, the effects of the length, diameter and thickness of the string on the dynamic response of the perforated pipe are analyzed by using the control variable method. With the increase of the pipe length, the outside diameter and the wall thickness, As the amplitude of dynamic response of string decreases under impact load, it is suggested that priority should be given to the string with long pipe length and larger outer diameter and wall thickness. This paper provides a basis for the optimization of string combination and the analysis of strength safety under impact load.
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE257.1

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本文編號：1638198