膨胀管技术中膨胀芯头锥角设计

膨胀套管技术是20世纪90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术,在我国还处于理论探索阶段。用ADINA软件中的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型,通过对膨胀芯头锥角α的不同取值,在相同工况下对N-80钢级材料的244.5 mm(95/8″)套管膨胀至298.4 mm(113/4″)的膨胀过程进行详细的计算机模拟分析,并且在定性和定量地比较套管膨胀后的等效应力、接触压力、残余应力、膨胀芯头所需的推动力以及套管轴向收缩量的基础上,得出了膨胀芯头的锥角α取值为12.3°时更有利于膨胀套管的膨胀,为膨胀芯头的结构设计提出了依据。     

石油膨胀套管的力学性能及膨胀后的残余应力

针对选用的X52石油膨胀套管,通过不同的热处理工艺进一步改善其膨胀性能,研究了膨胀加工前后材料性能的变化规律.对于经扩径膨胀率达20%的管材,使用应力释放法测量了膨胀前后内外壁及焊缝熔合区、热影响区的轴向和环向残余应力.结果表明:经扩径膨胀后,管外壁的轴向和环向残余应力均为残余压应力,焊缝熔合区和热影响区的残余应力由拉应力向压应力转化,其中轴向残余应力变化幅度较大;管内壁膨胀后轴向与环向的残余应力均为残余拉应力.另外,对于不同膨胀率下力学性能与残余应力之间的关系中呈现的异常现象也进行了分析.     

膨胀管膨胀参数优化和膨胀模拟

为了使膨胀管的膨胀过程顺利进行,研究了膨胀锥锥角、膨胀锥与膨胀管之间的摩擦因数等参数对壁厚减薄量、轴向长度收缩量和膨胀力的影响,并优化了膨胀参数.在参数优化的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对X52膨胀管的实际膨胀过程进行了模拟,结果表明:膨胀管膨胀后壁厚变薄,轴向长度收缩;轴向和环向的残余应力较大,其他方向的残余应力较小;膨胀力随着膨胀过程的进行呈现一定的变化规律.通过试验结果和模拟结果的比较,验证了模拟的合理性.     

可膨胀管膨胀过程三维有限元数值模拟

为合理设计膨胀工具及制订膨胀工艺,采用三维弹塑性接触问题有限单元法,建立了实体可膨胀管膨胀过程的三维非线性接触问题有限元分析模型.通过对所建模型的求解,对可膨胀管膨胀过程中膨胀变形力、套管膨胀后的残余应力及轴向位移、膨胀工具模角的关系进行了深入细致的研究,找出了膨胀管与膨胀工具在不同的接触条件、可膨胀管在不同的内径膨胀率及不同的壁厚条件下,各参数之间相互制约的变化规律.通过实验测得的膨胀变形力与用本模型求得的结果符合得很好,相对误差仅为0.65%,完全可以满足实际工程的要求.     

计算膨胀管膨胀力的新方程

膨胀管技术的关键在于膨胀管的选材、螺纹联接以及膨胀机构;膨胀力是设计、验算膨胀工具强度的重要依据。在考虑钢材的性能,井眼中的管柱空间形状、膨胀工艺、膨胀芯头的锥角以及膨胀芯头与套管内壁的润滑状况等因素对膨胀力影响的基础上,结合管柱塑性性能和塑性变形理论,采用主应力法得出了计算膨胀力的解析方程,并进行了实验模拟。实验数据和理论计算结果吻合较好,证明该膨胀力计算公式是可靠的,可以应用到工程中解决实际问题。     

膨胀管残余应力及其分布

膨胀管残余应力是影响膨胀管抗挤毁能力的一个重要因素.根据膨胀管的膨胀特点,用大变形理论提出了膨胀管内、外圆柱表面具有不同方向的残余应力观点,通过全应力释放试验并借助于电测的试验方法测量了膨胀管内、外表面的残余应力,利用曲杆理论分析了膨胀管轴截面的应力分布形式.结果表明,膨胀管轴截面残余应力呈双曲线分布,膨胀管外表面的压残余应力小于内表面的拉残余应力.     

厚管板液压胀接残余应力的研究

针对一实际厚管板的开裂问题,应用有限元分析方法,模拟了管板的液压胀接过程,计算了管子与管板接触面上的残余接触压力以及管孔周围的残余环向应力。结果发现,液压胀接后,在管子与管板接触面上的残余接触压力的分布是不均匀的,存在两个有较大残余接触压力的"密封环"。沿管板厚度,管孔周围的胀接残余环向拉应力可达数10 MPa,该应力很可能会触发裂纹形核并促使裂纹沿管板厚度方向发生穿透性扩展。     

高庙子钙基膨润土的膨胀特性

对高庙子钙基膨润土进行了膨胀变形试验、膨胀力试验及湿陷试验, 研究了其膨胀特性及湿陷特性. 试验结果表明: 膨胀力随初始干密度的增加而增大, 且膨胀力的对数与初始干密度大致呈线性关系; 浸水引起的膨胀应变随着竖向应力、初始含水量的增大而减小, 且随着初始干密度的增加而增大; 膨胀速率随初始干密度的增加而增大,随竖向应力、初始含水量的增大而减小; 在相同竖向应力下, 3 种试验方法得到的浸水饱和稳定后的孔隙比大致相同, 在双对数坐标下, 孔隙比与竖向应力呈线性关系.     

扩张式封隔器胶筒密封性能影响因素分析

扩张式封隔器是一种常用封隔器,广泛用于油气开采过程中.为探究扩张式封隔器性能影响因素,建立封隔器有限元数值计算模型,讨论了胶筒长度、厚度、肩部倾角、胶筒座倒角和胶筒与套管间间距对胶筒密封性能和力学性能的影响.分析结果表明:胶筒座倒角为1 mm、胶筒肩部倾角为40°时胶筒应力集中程度最小;胶筒厚度改变对接触压力没有明显影...     

重塑弱膨胀土抗剪强度的环剪试验研究

利用STHJY型环剪仪,对合肥地区弱膨胀土进行同级4次剪切环剪试验,探索残余强度与竖向应力和含水率的关系,研究发现:随着竖向应力的增加,残余强度在增加;随着含水率的增加,残余内摩擦角φ和残余黏聚力c呈减小趋势。其中φ随着含水率的增加降低幅度呈逐渐加大趋势,c随着含水率的增加降低幅度呈先增大后减小的趋势。通过数据拟合分析发现:残余强度与竖向应力呈良好的正线性相关关系,并符合Mohr-Coulomb准则;残余内摩擦角φ与含水率呈良好的负指数关系。     

长寿命膨胀锥及其发射器设计

膨胀锥的外形结构决定了膨胀过程中塑性变形力的大小,其中关键因素是膨胀锥锥角。通过对实体可膨胀管膨胀过程进行数值模拟研究,得出膨胀管与膨胀锥在不同的接触条件;膨胀管在不同的膨胀率及不同的壁厚条件下,膨胀变形力与膨胀锥锥角的关系。在选定了膨胀管材料和确定了膨胀率之后,可确定膨胀锥锥角最佳值。研制了新型PZG-bj型膨胀锥材质。在配合内润滑涂层的条件下,其使用寿命已经达到现场实验连续膨胀150 m无明显损伤;室内实验间断膨胀条件下累计行进450 m无明显损伤。研制出一种发射腔挤压成型的可钻发射器,具有加工工艺相对简单,成本低,可靠性高等优点,单根补贴效率可提高50%。     

叠函数的泰勒展开式

本文讨论了叠函数ｆ（Σ＾∞ｎ＝０ａｎｘ＾ｎ）的泰勒展开式，给出并证明了泰勒系数的一般公式。为方便实际应用，给出了５类专用函数的泰勒系数递推公式。     

绿色低碱混凝土膨胀剂水化机理研究

文章介绍了利用工业废渣粉煤灰和天然原料石膏等制作的绿色低碱混凝土膨胀剂的方法。通过膨胀性能试验、X-rag衍射分析、扫描电镜(SEM)分析及差热(DTA)分析,研究膨胀剂与水泥发生的水化反应。结果证明,水泥中的C3S、C2S水化生成C-S-H凝胶形成强度组分,同时生成的Ca(OH)2与膨胀剂中的活性Al2O3、铝酸钙矿物及石膏反应生成钙矾石而膨胀,属于钙矾石类混凝土膨胀剂。     

烟梗微波膨化基本规律的研究

烟梗是烟草生产的副产物,对其进行膨胀制粒作为烟卷的填充料不仅提高了装填体积和燃烧性能,而且还能降低成本和改善卷烟品质。采用微波膨化方法研究了烟梗膨化的影响因素和基本规律,实验表明烟梗含水率对烟梗微波膨化率有重要影响,烟梗含水率在18%~21%之间膨化效果最佳,膨化烟梗无碳化现象;微波膨化时间也是影响烟梗膨化重要因素,最佳膨化时间约为70~80 s;在烟梗微波膨化过程中,温度发生明显变化,当温度为85~95℃时,烟梗膨化显著,温度的变化可作为一个重要控制参数;加入适量膨化剂不仅提高烟梗膨化率,而且改善了烟梗膨化质量,膨化剂对烟梗微波膨化有重要作用。微波膨化烟梗加热均匀、快速,温度易控,设备体积小,因此微波膨化烟梗将具有一定的应用前景。     

低、负热膨胀系数稀土钨酸盐

用固相反应法成功制备了M2（WO4）3（M=La、Pr、Nd、Sm、Dy）晶体，用XRD确定其晶体结构，进一步测试研究其热膨胀性能．结果显示了它们具有较低甚至负膨胀系数，而且膨胀系数随着M^3＋离子半径的增大而减小．     

膨胀管技术及膨胀工具的改进与计算

膨胀管技术主要应用于优化井身结构、预防井壁掉块及坍塌、封堵高压层或低压漏失层、修补井中损坏的套管等,被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。但目前在国内油田现场试验中存在膨胀过程中膨胀工具易卡、膨胀后膨胀工具不易取出等问题,为此,本文对膨胀工具进行了改进,并进行了膨胀工具的优化设计计算,改进后的膨胀工具有望成为套损井修复的核心技术。     

基于Smith－Mcmillan形的多变量反馈系统并矢展开设计

本文讨论了由被控系统传递函数阵Ｓｍｉｔｈ－Ｍｃｍｉｌｌａｎ形作为并矢展开设计控制器的多变量反馈系统设计法，该法设计过程简洁，闭环系统稳定性在设计时可充分保证，适用范围广．     

复变函数中的罗必达法则

罗必达法则是计算未定型极限的有力工具．在复变函数中，以解析函数的泰勒展式与洛朗展式为工具，可以把实分析中的罗必达法则推广到复分析中来，用此法则可以解决未定型0/0，∞/∞，0，∞，∞-∞的极限。     

能力集的多树型最优扩张

通过引入多树型扩张过程的概念,推广了Ｓｈｉ,Ｄ．Ｓ．ａｎｄＰ．Ｌ．Ｙｕ（１９９６）的结论。如此,能力集分析中更多的问题可由本文提出的方法加以解决。     

用罗朗展开分解有理分式

给出了用罗朗展开分解有理分式的新方法,较待定系数法具有明显优势.