储气库注采管柱横向振动动力学机理研究

摘要

储气库注采管柱在进行注采作业时会发生横向振动,可能引起管柱磨损进而发生断裂,同时管柱发生横向共振时会增加管柱的弯曲应力,加速管柱的破坏,因此在储气库注采天然气时要避免管柱发生横向共振,且尽量较小最大横向振动位移.针对注采管柱横向振动问题,结合能量法和变分法建立了注采管柱横向流固耦合振动模型,并采用分离变量法对注采管柱横向流固耦合振动方程进行了求解.根据现场实测井的基本数据,对注采管柱展开了不同气量下最大横向位移分析以及不同气量对管柱振动频率的影响分析.分析结果表明:A井注采工况下应该避免1.85×106 m3/d的采气量和1.72×106 m3/d的注气量,且采气量最好不要超过2.00×106 m3/d;注气量不要超过2.50×106 m3/d,可以通过避免上述气量的注采措施减小横向振动对注采管柱的破坏.研究结果对现场注采管柱作业时的横向振动诊断评估和安全防范具有重要意义.