井口装置PFFA35/65-C88闸阀的有限元分析

通过对井口装置PFFA35/65-C88闸阀的有限元数值计算分析,获得了闸阀各部位的应力分布规律,找出了闸阀的危险部位,为PFFA35/65-C88闸阀的合理设计提供了理论依据和改进意见。     

水平定向钻穿越扩孔器动态变化及其对扩孔形状的影响

 基于等效塑性应变的岩土破坏准则和岩土弹塑性本构关系,考虑扩孔器在施工过程中与岩土的接触碰撞问题,采用有限单元法建立扩孔器与岩土相互作用系统非线性动力学模型,对水平定向钻穿越扩孔施工过程进行数值模拟,研究了扩孔器的动态变化规律及其对扩孔形状的影响。结果表明,在扩孔过程中,扩孔器会产生沉降,沉降量与钻进速度和扩孔时间有关,钻进速度越大扩孔器沉降量越大,扩孔时间越长扩孔器沉降量越大;同时,扩孔器在竖直方向会产生振动,振动速度的变化范围为-380~320 mm/s。受扩孔器沉降等因素的影响,模拟得到的扩孔截面形状为上窄下宽的长圆形,与工程实例的扩孔形状吻合。     

控压节流阀压降特性及结构改进

 针对控压钻井过程中节流阀压降调节线性度差的问题,采用计算流体力学方法对塔里木油田现用节流阀进行数值模拟,分析现有结构下阀芯开度与压降的关系,并对阀芯进行了结构改进。结果表明,改进后的节流阀更加符合控压钻井工艺要求,其压降特性线性度明显提升,在开度20%~70%时,线性相关系数达到0.973,提高了节流阀压降可调性和控压钻井的安全性。阀芯结构的改进改善了内部流场的涡流现象,比较改进前后速度云图发现最大速度减小了29.78%,提高了节流管汇防冲蚀能力。     

氯化钠和酪氨酸增强PVP抑制水合物的性能

油气输送管道在一定条件下会形成水合物,可能导致灾难性的后果,通过注入动力学抑制剂,可以延迟水合物的形成。在11.7 MPa和293.1 K条件下,向高压反应釜内注入混合气体(甲烷、乙烷和丙烷),实验研究NaCl和酪氨酸(L-tyrosine)对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)抑制水合物性能的影响。通过测量水合物的成核温度、诱导时间和耗气量,评判NaCl和L-tyrosine对PVP抑制水合物的效果。实验结果表明:添加1%(质量分数,下同)的PVP后,水合物的成核温度为282.7 K,诱导时间为45 min,耗气量为5.96×10~(-2)mol;然而,添加0.25%NaCl、0.25%L-tyrosine与0.5%PVP组合抑制剂后,水合物的成核温度为281.7 K,诱导时间为65 min,耗气量为5.19×10~(-2)mol,比蒸馏水系统的气体消耗量减少了约27%。因此,NaCl和L-tyrosine能明显提高PVP抑制水合物的效果。     

泥浆泵液力端故障诊断技术研究

通过对现有的泥浆泵液力端故障诊断技术的分析研究,并结合泥浆泵的结构及工况特征,提出了振动信号统 计指标与神经网络相结合的液力端故障诊断方法。该方法选取振动信号的有效值、方差、峰值指标、脉冲指标、峭度指 标和裕度指标作为表征液力端振动信号的特征指标;采用动态数据采集仪、压电式加速度传感器采集振动测试信号, 并计算得出振动信号平均特征量;然后通过对振动信号特征指标的归一化处理,构建BP 网络和设置网络参数,将经 归一化处理后的时域统计指标作为训练样本,输入到构建的BP 网络中进行网络训练;经过训练,使BP 网络满足预定 的精度要求。现场应用诊断误差分别为：0.007 7,0.017 9,0.017 7,0.021 6,说明构建的BP 网络的性能能够满足故障 诊断要求。利用统计指标和BP 神经网络结合的故障诊断方法,对泥浆泵故障诊断具有较准确的识别效果,可应用于 泥浆泵液力端的故障诊断。     

输油管管壁轴向缺陷应力分析

长输油气管线由于腐蚀所引起的管壁缺陷,是油气管线正常运行的一大隐患。针对管壁上的轴向缺陷,用有限元法对其进行分析计算,给出了管壁轴向缺陷处的应力分布规律,并研究了缺陷长度、宽度和剩余壁厚对应力的影响。同时拟合了缺陷处应力的计算公式,为工程技术人员的设计计算,以及现场管道安全运营动态管理提供了依据。     

带裂纹自增强设备的疲劳寿命估算

文中分析了内壁含有纵向裂纹的厚壁圆筒的应力强度因子的表达式,指出其中自由表面影响系数的Newman-Raju解是计算厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的首选表达式,同时还指出自增强处理能大幅度提高疲劳裂纹的扩展寿命,100%的超应变处理有最长的疲劳寿命。     

非开挖水平定向钻孔壁稳定性

 基于多孔介质概念,建立了孔隙度、渗透系数与体积应变的动态演化模型,给出了Mohr-Coulomb 准则与Drucker-Prager 准则之间的强度折减系数换算关系,以Abaqus 为平台,将动态演化模型与有限元强度折减系数法相结合,研究水平定向钻孔壁稳定性。结果表明,使用不同屈服准则所得安全系数有差异,但在一定条件下可相互转换,数值分析结果与理论分析一致;研究了不同泥浆压力对孔壁稳定性的影响,指出在一定的泥浆压力下,随着泥浆压力的提高,孔壁安全系数不断降低。扩孔结束时,泥浆压力为2.4 MPa时,最大塑性半径达到2.34 m,孔壁处最大塑性应变达到0.393,极限平衡状态时,泥浆压力2.4 MPa时,孔壁周围的最大塑性应变增加到1.208,远大于扩孔结束时的最大应变值,相应的最大塑性半径达到5.68 m,约为孔径15 倍。     

整体式Y型采气井口装置冲蚀规律及量化计算

 国内某油田在应用氮气欠平衡钻井技术以及钻油管技术过程中, 采用钻油管完井一体化井口装置。由于钻完井过程中气体流量大, 高速携岩气流容易造成完井井口装置的冲蚀磨损, 导致井口装置的承压能力下降, 造成井控风险增大, 极易诱发工程安全事故。本文结合冲蚀磨损仿真与缺陷量化计算, 定性、定量地探索整体式Y 型采油树井口携岩气体流动特性及缺陷深度随时间的变化关系, 计算得出不同采油树的安全生产时间, 为整体式Y 型采油树在高压高产气井的安全使用提供了理论依据。研究表明:同等工况条件下, 冲蚀深度随采气量的增大而增大, 随井口压力的增加而减小。     

风琴管空化喷嘴流场数值模拟

 风琴管空化喷嘴是一种常见的空化射流喷嘴,利用喷嘴内部特殊结构形成产生空化效应,从而提高射流的打击效果,因此,研究空化喷嘴内部结构对形成的空化效应影响,有利于提高喷嘴的工作性能。本文利用多相流模型研究风琴管空化喷嘴,在出口压力为2MPa工况下,对不同入口压力下喷嘴的内流场进行了数值计算。结果表明,在正常工作压力8MPa情况下,喷嘴喉道位置出现局部低速区和低压区域,且空化位置出现在喉道截面突变位置。同时,研究了喷嘴喉道长径比和存在圆角情况下内部空化情况,发现增大喷嘴喉道长径比实际相当于增加了低压区域,有利于空化的产生;喷嘴喉道变径区域存在圆角会严重影响空化喷嘴的空化性能,且圆角半径越大,临界空化压力越大。