CO2驱注入管柱流固耦合振动模态分析

CO₂驱注入过程中，压力波动等因素造成流速改变致使管柱振动，进而导致管柱力学性能的变化和破坏，此外，不同相态的CO₂加剧了分析的复杂性。为研究CO₂驱注入管柱的动态特性，应用有限元软件对管柱进行仿真分析，考虑CO₂不同相态的影响，对比考察不同轴向力、壁厚、内压下管柱的变形量和固有频率。结果表明：流固耦合作用使管柱固有频率降低，管柱固有频率降低率在液态CO₂与管柱耦合时为10.3%、超临界态CO₂与管柱耦合时为6.5%；轴向力对固有频率高阶区影响大于低阶区影响；增加壁厚能增强对管柱的保护作用；内压增至100 MPa时对管柱结构损坏影响较大。研究结果对CO₂驱油注气生产过程中管柱结构优化设计和安全性评估提供参考。