研究
,体积:18 (1)仿真分析水平井的轴向振动传播
文摘
在石油领域,大部分陆上石油井定向和水平井。幻灯片水平井钻井过程中,摩擦阻力问题是一个重要因素影响钻进速度(ROP)。井钻柱和墙之间的摩擦很难施加钻压(钻压)钻头,导致减少钻头和岩石破碎效率的直接减少了罗普。轴向振动减阻技术是改善摩擦阻力问题的有效手段。传播距离之间的关系,在水平井钻柱的轴向振动,研究了励磁参数使用有限元方法。结果表明,降低了摩擦系数,提高了励磁频率和振幅可以提高传播距离在水平井钻柱的轴向振动。在钻柱轴向振动的传播距离水平井一般超过200米,小于700米。结果可以提供理论指导的安装位置和数量在水平井振动减阻工具。
关键字
Celosia;干旱胁迫;DUF538;基因表达;实时聚合酶链反应
介绍
摩擦阻力问题的一个关键因素限制的速度渗透(ROP)的幻灯片在定向钻井和水平井1- - - - - -3]。由于钻柱和墙之间的摩擦阻力,钻压的(钻压)不能完全应用于钻头,这将直接导致减少钻头与岩石破碎效率的影响罗普。在油田,摩擦阻力问题通常是缓解减少钻柱和墙之间的摩擦系数,优化井眼轨迹,并采用摩擦减阻工具(4- - - - - -10]。
使用振动减阻工具是最直接和有效的方法来降低水平井的摩擦阻力。振动减阻工具可以提高整体钻压水平和增加钻压波动的范围,帮助打破岩石。理解振动的传播距离与不同的参数可以帮助指导水平井的安装位置和数量振动减阻工具。在本文中,轴向振动模型在水平井使用有限元软件建立有限元分析根据振动减阻工具的激励原则。的模型考虑钻柱的重力和摩擦力在水平井钻柱和墙之间,并应用激励具有不同频率和振幅的右端研究钻柱轴向振动的传播距离钻柱在不同励磁参数,指导在水平井中使用振动减阻工具。
建立数学模型
运动方程
在有限元方法中,每个元素的畸形的身体满足拉格朗日方程:
(1)
拉格朗日函数在哪里,T是动能,U是应变能,W是外力的工作,俱乐部是耗散函数,U是位移矢量,速度矢量。元素的运动方程可以通过替换元素节点位移向量到拉格朗日方程。通过将每个元素的方程,整个变形体的运动方程可以获得。
μ+铜+ Ku =(2页)
C M质量矩阵,阻尼矩阵,K是刚度矩阵,P是积分节点负载向量。
LD乐动体育官网接触算法
在模型中,钻柱和井筒之间存在联系。LD乐动体育官网因此,接触算法模拟是必LD乐动体育官网需的。本文采用罚函数方法。
点球的接触算法,正常的接触力是LD乐动体育官网由奴隶节点上的弹簧元件是:
ƒ=路年代n(3)
在正常的接触点的接触力,是奴隶节点LD乐动体育官网和主平面之间的距离,是春天的刚度,是正常的单位向量在接触点。
建立有限元方法
分析不同参数对轴向振动的传播距离,有限元模型水平井钻柱的轴向振动使用大型有限元软件Abaqus建立了。
几何模型:几何模型由一段钻柱与井眼,如图1所示。井筒是长1000米,内径0.216米。钻柱长1000米的外直径0.127米,内径0.1086米。钻柱的材料是钢的密度7850 kg / m3, 210 GPa的弹性模量和泊松比为0.3。的模型假设井筒不会变形,因此井筒分析刚体。钻柱是网状三维一阶得票率最高B31梁元素,以及元素的数量是1000。
图1所示。几何模型有限元方法。
分析步骤、边界条件、接触设置:LD乐动体育官网仿真包括两个显式动态分析的步骤。在分析的第一步,重力是应用于整个钻柱。整个钻柱将附着在井筒的下盘。这种分析步骤是60年代的时间长度。在第二个分析步骤,一个正弦激励的右端位移应用于钻柱模拟励磁的钻柱振动减阻工具。图2显示了波形的一种激励的激励频率3赫兹和激励位移是5毫米。第二个分析步骤的时间长度是5 s。
在仿真开始之前,井筒的自由度完全约束,钻柱位于井筒及其轴一致。一般的接触是应用于研LD乐动体育官网究不同的摩擦角的影响,激励位移,激励频率轴向振动的传播距离。
图2所示。波形激励的位移。
影响因素分析水平井的轴向振动的传播距离
摩擦系数对轴向振动的传播距离
3(一)摩擦系数0.2。3 (b)摩擦系数0.3。
3 (c)摩擦系数0.4。3 (d)摩擦系数0.5。
。
图3所示。轴向位移的钻柱在不同时期有不同的摩擦系数。
图3(一个)显示每个节点的轴向位移的钻柱在不同时期激励位移5毫米时,激励频率是3赫兹,摩擦系数是0.2。可以看出,在正确的钻柱的轴向振动传播左边约400在这种情况下。图3 (b) (c) (d)有相同的激励位移和激发频率,和不同的摩擦系数。
图4所示。轴向振动的传播距离不同的摩擦系数。
图4显示了振动传播距离的变化与不同摩擦系数时激发位移是5毫米和激励频率是3赫兹。可以看出,摩擦系数越大,轴向振动传播距离越短。摩擦系数为0.2时,传播距离是400米,这是最大的;摩擦系数为0.5时,传播距离是230米,它是最短的。
激励频率对轴向振动的传播距离
(一)钻柱长度3赫兹(b)钻柱长度6赫兹
(c)钻柱长度9赫兹(d)钻柱长度12赫兹
图5所示。轴向位移的钻柱在不同时期有不同的激励频率。
图5(一个)显示了每个节点的轴向位移的钻柱在不同时期激励位移5毫米时,激励频率是3赫兹,摩擦系数是0.3。钻柱的轴向振动在正确的结束传播左边约320在这种情况下。图5 (b) (c) (d)有相同的激励位移和摩擦系数,和不同的激励频率。
图6所示。轴向振动的传播距离不同的激励频率。
图6显示了振动传播距离的变化与不同的激励频率激励位移时5毫米和摩擦系数是0.3。可以看出,激励频率越大,轴向振动传播距离越大。当激励频率是3赫兹,传播距离是320米,即最短;当激励频率等于12赫兹,传播距离是700米,这是最大的。
激励位移对轴向振动的传播距离
(一)钻柱的长度5毫米(b)钻柱8毫米的长度
(c)钻柱的长度11毫米(d)钻柱的长度14毫米
图7所示。轴向位移的钻柱在不同时期有不同的激励位移。
图7 (a)展示了每个节点的轴向位移的钻柱在不同时期激励位移5毫米时,激励频率是3赫兹,摩擦系数是0.3。可以看出,在正确的钻柱的轴向振动传播左边约320在这种情况下。图7 (b) (c) (d)有相同的激励频率和摩擦系数,和不同的励磁位移。
图8所示。传播距离不同励磁的轴向振动位移。
图8显示了振动传播距离的变化与不同励磁位移激励频率时3赫兹和摩擦系数为0.3。可以看出激发位移越大,轴向振动传播距离越大。激励位移是5毫米时,传播距离是320米,即最短;当激励位移是14毫米,传播距离是640米,这是最大的。
结论
•降低摩擦系数,增加了激励频率和激励位移的传播距离可以提高水平井钻柱的轴向振动。
•传播距离在水平井钻柱的轴向振动通常是超过200,不到700米。结果可以提供理论指导的安装位置和数量在水平井振动减阻工具。
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