基于ANSYS Workbench完井管柱流固耦合振动固有频率分析

摘要

试油完井工况下,处于高温高压环境中的管柱易受到压力、轴向力、温度以及流固耦合作用的影响而引发振动.以完井管柱为研究对象,在ANSYS Workbench中建立完井管柱的有限元模型,用六面体八节点单元进行了网格划分,并对流体和固体设置流固耦合交界面,分析了内压、轴向力以及流固耦合作用对完井管柱固有频率的影响.研究结果表明,完井管柱的固有频率随着管柱内压的增加而减小;完井管柱固有频率随着轴向力的增加而增加;流固耦合作用会降低管柱的固有频率.当管柱内流体为天然气时,管柱的固有频率减小1.4％;当管柱内流体为水时,管柱的固有频率减少18％,液体与管柱流固耦合作用对管柱固有频率的影响大于气体.该分析为试油完井管柱安全性评估和结构优化提供了理论支持.