控压钻井中节流阀开度与节流压力的关系研究.pdf

2 0 1 2年第 4 0卷第 1 0期 石 油机械 CHI NA PE TR0L EUM MACHI NERY 钻 井技术 与装 备 控压钻 井 中节流 阀开度 与节流压 力的关 系研究 金 业权 刘 1 ．中国石 油大学 华 东石 油工程 学院 刚 孙 泽秋 2 ．德 州大陆架石 油工程技 术有限公 司 摘要 采用试验的方法对节流阀开度大小和节流压力关系进行研究须选取大量参数重复试验， 工作量大、耗费人力物力多。为此 ，建立 了锥形 节流 阀的 F l u e n t 数值模拟模 型，模拟计算 了不同 黏度 、密度和开度等参数组合下的节流压力，分析 了不同参数组合下节流压力 的变化规律 ，建立 了包含密度、排量和开度的 3参数节流压力函数模型。基于计算压力和实测压力 曲线形状相似 的 事实，提 出了基于数值模拟和试验数据平 移修正 的节流 阀开度 与节流压力 函数关系确立 的方法， 并用该方法确定 了1组待定参数下的节流 阀开度 与节流压力 的函数关 系模 型。节流阀开度 与节流 压力关系验证表明，实测压力与计算压力曲线形状大致相同，存在曲线平移的基础，最大相对误 差为9 ％。上述数值模拟和试验数据平 移修正 的方法，可 以用于其他 类型节流 阀开度 与节流压力 关系的建立。 关键词 控压钻井；节流阀；开度；节流压力 ；平移修正；F l u e n t ；多项式拟合 中图分类号 T E 9 2 7 文献标识码 A文章编号 1 0 0 1 4 5 7 8 2 0 1 2 1 0 0 0 1 1 0 4 Re s e a r c h o n t he Re l a t i o n Be t we e n Th r o t t l e Va l v e Ope n i ng a nd Thr o t t l e Pr e s s ur e i n Pr e s s ur e Co n t r o l Dr i l l i n g J i n Ye q u a n L i u G a n g S u n Z e q i u 1 ．S c h o o l o f P e t r o l e u m E n g e e r i n g ，C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m，Q i n g d a o 2 ．D e z h o u S h e lf o i l P e t r o l e u m E q u ip m e n t S e r v i c e s C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t Re s e a r c h o n t h e r e l a t i o n b e t w e e n t h r o t t l e v a l v e o p e n i n g a n d t h r o t t l e p r e s s u r e wi t h t h e e x p e r i me n t a l me t h o d mu s t s e l e c t a l a r g e n u mb e r o f p a r a me t e r s t o c o n du c t r e pe a t e d t e s t s，wh i c h r e q u i r e s h e a v y wo r kl o a d a n d n e e d s ma ny ma t e r i a l r e s o u r c e s a nd mu c h ma n p o w e r ． T h e r e f o r e ， t h e F l u e n t n u me r i c a l s i mu l a t i o n mo d e l f o r c o n e s h a p e d t h r o t t l e v a l v e w a s e s t a b l i s h e d t o s i mu l a t e a n d c alc u l a t e t he t h r o t t l e p r e s s u r e un d e r di f f e r e nt pa r a me t r i c c o mbi na t i o ns o f v i s c o s i t y， d e n s i t y a n d o p e n i n g ．T he t h r e e pa r a me t e r t h r o t t l e pr e s s u r e f u n c t i o n mo d e l w h i c h i n c l u d e s d e n s i t y， d i s p l a c e me n t a n d o p e n i n g wa s e s t a b l i s h e d ． T h e me t h o d t o d e t e r mi n e t h e f u n c t i o n a l r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h r o t t l e v a l v e o pe n i ng a nd t hr o t t l e pr e s s ur e o n t h e b a s i s o f n ume r i c a l s i mul a t i o n a n d t r a ns l a t i o na l c o r r e c t i o n o f t e s t da t a wa s p r o p o s e d ． T h e me t h o d w a s u s e d t o d e t e r mi n e t h e mo d e l f o r t h e f u n c t i o n a l r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h r o t t l e v a l v e o p e n i n g a n d t h r o t t l e p r e s s u r e u nd e r a g r o u p o f pa r a me t e r s t o be d e t e r mi n e d． Th e v e r i fic a t i o n o f t h e r e l a t i o ns h i p s h o ws t h a t t h e c u r v e f o r ms o f a c t u a l l y me a s u r e d pr es ． s u r e a nd c a l c ul a t e d p r e s s u r e a r e r o u g hl y s i mi l a r ．An d t h e ma x i mum r e l a t i v e e rro r i s 9％ ． Ke y wor dsp r e s s u r e c o nt r o l d r i l l i n g； t h r o t t l e v a l v e；o pe n i ng； t h r o t t l e p r e s s u r e； t r a n s l a t i o na l c o rre c t i o n； F l u e n t ； p o l y no mi al fit t i n g 基 金项 目中央高校基本科研业务费专项资金资助项 目 “ 完井 井控安全评估体 系研 究” 1 0 C X 0 4 0 3 5 A ；国家科 技支撑计划“ 三高 气井井 筒压力控 制技术 ” 2 0 0 8 B A B 3 7 B 0 2 。 2 0 1 2年 第4 0卷 第 1 0期 郑文培等基于L a b V I E W 的交流电磁场检测试验台 一 2 5一 图4 L a b V I E W 程序前面板 F i g ． 4 F r o nt pa n e l o f La b VI EW pr og r a m 程序执行效果 点击检测按钮 ，启动 电动平移 台拖动检测探头扫描缺陷试样 ，同时将磁敏传感器 信号记录到预先指定的文件路径 ，将原始数据和峰 峰值曲线显示在波形图中。图 4峰峰值波形图中的 曲线反映了缺陷处磁场强度的变化。点击返回按钮 可使检测探头 回到原点 ，为下一次检测做好准备。 4 结束语 交流电磁场检测试验 台用于验证交流电磁场检 测技术的原理 ，优化海上平台交流电磁场检测系统 设计和探讨缺陷定量评估。为此 ，笔者构建 了交 流 电磁场检测 试验 台，在 L a b V I E W 开发环境下 ，通 过 串口通信 函数与 P L C串行 通信 ，实现 了检测 扫 描 的运动控 制，通过 D A Q助手实现 了数据采集 的 控制 ，采用生产者／ 消费者模式实现 了检测扫描运 动和数据采集 的同步控制 ，为交流 电磁场检测试验 提供 了便利。 参考文献 [ 1 ] G a y n o r T M，R o b e a s D L ，Ho m a n E，e t a 1 ． R e d u c t i o n i n f a t i g u e f a i l u r e s t h r o u g h c r a c k d e t e c t i o n b y a l t e r n a t i n g c u r r e n t f i e l d me a s u r e m e n t[ J ]． S P E D r i l l i n g C o m p l e t i o n ，1 9 9 7 ，1 2 1 3 7 4 2 ． L e Te s s i e r R， Co a d e R W ， Ge n e v e B．S i z i ng o f c r a c ks us i ng t h e a l t e r n a t i n g c u r r e n t f i e l d me a s ur e me n t t e c hn i q u e J ] ． I n t e rna t i o n a l J o u rna l o f P r e s s u r e Ve s s e l s a n d P i p i n g，20 02，7 95 495 54． Z h o u J i a n we i ，L u g g M C， C o l l i n s R． A n o n u n i f o r m mo d e l f o r a l t e r n a t i n g c u r r e n t fie l d me a s u r e me n t o f f a t i g u e c r a c k s i n me t a l s[ J ]． I n t ． J ． o f A p p l i e d E l e c t r o ma g n e t i c s a n d Me c h a n i c s ，1 9 9 9 1 0 2 2 1 2 3 5 ． Ha s a n z a d e h R P R， S a d e g h i S H H ， Ra v a n M． A f u z z y a l i g n me nt a pp r o a c h t o s i z i n g s u r f a c e c r a c k s b y t h e AC fi e l d me a s u r e m e n t t e c h n i q u e 『 J ]． N D T E I n t e r n a t i o n a l ，2 01 1，447 5 8 3． 杨乐平 ，李 海涛 ，杨磊 ． L a b V I E W 程序设 计 与应 用 [ M]． 2版 ．北 京电子 工业 出版社 ，2 0 0 5 438 ． 陈树学 ，刘萱 ． L a b V I E W 宝典 [ M]．北京 电子 工业 出版社 ，2 0 1 1 4 2 4 ． 侯国屏 ，王坤 ，叶齐 鑫 ． L a b V I E W7 ． 1编程 与虚拟 仪器设计 [ M]．北京 清华大学 出版社 ，2 0 0 5 1 99． 雷晏瑶 ，李智 ．基于生产者／ 消费者 的数据采集 系 统设计[ J ]． 机械 ，2 0 1 l ，3 8 9 3 9 4 3 ． 第一作者简介 郑文培，博士，生于 1 9 8 1年，2 0 1 0年 毕业于 中国石油大学 北京 ，现从事海洋平 台安全检测 与 监测工作。地址 1 0 0 1 2 0 北京 市西城 区。电话 0 1 0 8 2 0 6 1 3 7 4转 2 6 8 。Em a i l z h e n g w e n p e i 1 2 6 ． c o m。 收稿 日期 2 0 1 2 0 71 0 本文编辑王刚庆 上接 第 1 4页 [ 2 ] 丁振龙 ，刘绘新 ，宋建 雪 ，等 ．平衡 钻井井 底压 力 自动 控制 技 术 研 究 [ J ]．天 然 气 工业 ，2 0 0 7，2 7 7 6 36 5 ． [ 3 ] 张晓东，李俊华 ．基于 F l u e n t 的锥形节流阀流场数 值模拟 [ J ]．石油矿场机械，2 0 0 9 ，3 8 9 5 0 5 2． [ 4 ] 练章华，刘干，龚建文 ，等 ．高压节流阀流场分 析及其结构改进 [ J ]．石油机械 ，2 0 0 4，3 2 9 222 4． [ 5 ] 王德玉 ，刘清友 ，何霞 ，等 ．高压 节流 阀 的失效 与受力分析 [ J ]．天然气工业，2 0 0 5，2 5 6 9 4 96 ． [ 6 ] 魏存祥 ，滕龙 ，王勇 刚 ，等 ．固定节 流阀流场 数 值模拟研究[ J ]．石 油矿 场机 械 ，2 0 0 8 ，3 7 5 4749． 第一作者简介金业权，副教授，生于 1 9 6 8年，2 0 0 5 年毕业于武汉大学岩土工程专业，获博士学位 ，现从事油 气井工程专业教学及科研工作。地址 2 6 6 5 5 5 山东省青岛 市 。 电 话 0 5 3 28 6 9 8 1 1 5 2 。 E m a i l j i n y e q u a n 1 5 6 1 2 6．c on。 收稿 日期 2 0 1 2 0 51 4 本文编辑王刚庆 ] ， 1j] j 1 J] J] ● ] J 寸l