高产气井产量变化对油管柱振动的影响

李海洋 张 智 张继武 张华魏

(1.西南石油大学研究生院，成都 610500;2.长庆油田第一采油厂，陕西 延安 716000)

在天然气井开采过程中，有多种原因会导致油管柱的振动，尤其在高产气井中这种振动会更加剧烈。天然气在油管柱内的运动形式相当复杂，一方面是因为天然气的组成成分复杂，另一方面是管柱自身的形状变化以及井眼轨迹复杂。例如，油管柱本身的倾斜和弯曲、井眼轨迹的弯曲、两根油管连接处的截面变化、弯头和阀门等。

天然气在油管柱中的流动大部分为湍流，天然气在油管柱内的流动过程中，油管柱是由单根油管通过螺纹连接在一起，因此，在两根油管之间，流道截面会突然增大或缩小，在突然增大和突然缩小区域，天然气流过时将产生旋涡。采气过程中，在油管柱及集输管线上安装有各种阀门，调节阀门过程中，也将产生旋涡［1－3］。当流体旋涡的频率与弹性体系统(油管柱弹性系统)的固有频率接近时两者会突然耦连而发生共振，这时受到共振作用的尾流周期性地把能量输入油管柱弹性系统，并诱发油管柱结构的大幅度振动，甚至导致结构毁坏［4］。旋涡诱发的弹性体振动，能使天然气井中的油管柱短时间内产生疲劳破坏。

本文应用flunt软件对天然气流场进行模拟，分析在不同产量下流道截面变化对油管柱振动的影响。

1 天然气在油管柱内运动的湍流模式

本文中天然气在油管柱内运动的湍流模式采用采用标准k-ε模型，标准k-ε模型需要求解湍动能及其耗散率方程。……