深水表层连续钻进送入工具芯轴抗拉伸试验

深水表层连续钻进送入工具是喷射法下表层导管作业中必不可少的工具,该工具的关键核心技术长期被国外技术服务公司所垄断,近年来国内厂商和相关单位加大研发力度,初步实现了CADA工具具有自主知识产权的国产化。送入工具的中心转动轴是整个工具承受拉伸载荷的关键部件,对国内自主研发的送入工具芯轴进行了整体抗拉伸试验,拉伸载荷最大为2 000 kN,最大伸长量为52.2 mm,且试验过程中芯轴整体长度变化在合理范围内,试验前后其整体长度未发生改变,证明工具满足施工作业的可靠性要求,为深水表层导管的安全高效下入和"二开"连续钻进提供了有力的保障,并对后续工具结构的优化设计具有参考意义。     

航空发动机两级燃油泵振动特性的影响因素

为了解承受离心、油液扭矩载荷的燃油泵装配体结构振动特性及影响因素,选取某航空发动机两级燃油泵转动部件为分析对象,基于通用有限元软件平台建立两级燃油泵转动部件装配体结构、单个低压级叶轮的三维有限元模型.根据两级燃油泵在最大起飞工作状态下的工作参数,计算出其转动部件受到的离心、油液扭矩载荷,再利用有限元软件计算了转动部件装配体结构、单个低压级叶轮在无外载荷作用下的、只有离心载荷作用的、只有油液扭矩载荷作用的、离心和油液扭矩载荷同时作用的自振频率和振型.通过对计算结果的对比分析,发现了离心载荷、油液扭矩载荷、构造(转动部件装配体或单个零件)因素对两级燃油泵转动部件频率、振型的影响规律,对其他与油液有相互作用的旋转部件振动特性的计算和分析具有重要指导意义.     

深水钻井送入管柱的载荷计算与强度分析

在海底浅部地层导管段和表层套管段的深水钻井过程中,裸露在海水中的送入管柱承受各种复杂载荷,有失效的风险。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立无隔水管环境下送入管柱的准静态载荷计算模型,应用加权余量法进行求解,分析海洋环境载荷、钻井船偏移运动及底部套管柱重力等因素对送入管柱受力、变形和强度安全的影响。结果表明:海流载荷对管柱横向变形作用显著,波浪载荷对管柱顶部弯矩有较大影响;底部套管柱重力是影响送入管柱强度设计的关键因素;在不同作业阶段,钻井船适当的负向偏移有助于导管垂直安装,而钻井船适当的正向偏移能有效减小管柱顶部弯矩;由于弯曲正应力造成Mises应力在管柱顶部和底部出现突增,可基于轴向复合应力进行送入管柱的强度设计,并给出了管柱结构优化方案。     

深水测试管柱接触非线性力学行为

针对深水测试管柱作业过程中的大位移和管柱接触问题,建立深水测试管柱管中管接触非线性耦合分析模型,依据深水测试海况环境和工艺参数施加载荷条件,研究深水测试管柱在典型作业工况下的力学性能和接触规律。研究表明:深水测试管柱的等效应力自上而下逐渐减小,加压射孔和关井回压属于深水测试管柱服役周期中的危险工况;测试管柱顶部位置、下挠性接头和扶正器邻近区域是深水测试管柱的强度弱点,在检测、维修时需要特别关注;深水测试管柱服役过程中与隔水管之间表现出随机接触的规律,测试管柱下挠性接头处接触载荷最大,是深水测试管柱的接触弱点;提高隔水管顶张力和下挠性接头转动刚度、控制浮式平台的作业范围有利于降低下挠性接头处的接触力,减小摩擦和磨损的发生。     

水下打桩法下入深水表层导管吊装强度分析

随着我国深水域油气田迈入大规模开发阶段,水下打桩法下入深水表层导管将广泛应用。该方法能够提高安装作业的时效,进一步降低作业费用,缩短钻井周期,优势明显。海上吊装表层导管作为水下打桩施工的第一步,关系着整个工程的成败。从表层导管吊装工艺出发,分析了吊装过程中的风险,阐述了API规范对于海洋管桩强度的要求,通过建立有限元模型,求解吊装过程中不同倾斜角度下表层导管的受力状况并进行强度校核,结果显示采用X52钢的表层导管在吊装过程中满足要求,为海上吊装安全施工提供了理论依据。     

无隔水管深水钻井作业管柱的力学分析

 无隔水管深水钻井作业是深水钻井的关键环节之一,管柱的力学行为十分复杂。本文阐述了无隔水管深水钻井管柱的纵横弯曲变形力学模型、纵向振动力学模型及无隔水管深水钻井送入管柱设计与强度校核方法等,分析了作业管柱变形及运动的主要影响因素和规律,提出了解决这类复杂工程问题的简化思路。结果表明,作业管柱的轴向拉力过大或过小、海水深度大、平台偏移或升沉振动幅度过大以及海流流速快等因素对管柱的强度安全具有显著影响。在无隔水管深水钻井作业管柱强度设计与校核时,应充分考虑管柱的作业工况及环境载荷的影响。     

深水钻井隔水管法兰接头压溃安全分析研究

针对深水钻井隔水管法兰接头在深水钻井过程中承受着复杂恶劣的环境载荷,以及工作过程中产生的内外压差,有必要对深水钻井过程中法兰接头的工作受力情况进行深入研究。根据有限元原理,建立了法兰接头模型,利用有限元分析方法研究了不同外压载荷下的隔水管法兰接头无磨损以及磨损情况下的应力分布情况及临界压溃压力。分析结果表明,在螺栓预紧力载荷以及工作载荷情况下,法兰接头符合安全强度要求;对无磨损的法兰接头施加外压载荷,法兰接头受到的最大应力随着外压载荷的增加而增加,外压载荷增加到一定值时,上法兰接头辅助管道通道处的T型台处会产生应力集中;对磨损的法兰接头施加外压载荷,法兰接头的临界压溃压力随着磨损深度的增加而减小。     

套管头结构有限元分析及评价

针对固井过程中套管头损坏现象,采用有限元软件建立套管头整体有限元模型,对套管头在不同工况条件下进行应力计算,得到套管头整体及各部件的应力分布状态,并依据给出的复杂应力评定标准对其进行强度评价,并计算出不同类型套管头的极限悬挂载荷,给出了不同套管柱套管头悬挂重量的最优载荷,为套管头在完井作业中能够安全可靠地工作提供了保证。     

喷射安装导管作业中喷射管串力学分析

深水钻井喷射安装导管作业中喷射管串的结构特殊,受力复杂。作业过程中喷射管串系统的内、外层管柱处在不同的受力系统中,正确分析喷射管串系统在作业过程中的轴向力是分析管柱整体变形和应力的基础。分析发现：底部钻具组合的轴向力主要受马达、钻头压降产生的水力推力、射流反作用力及钻头钻压的影响,导管上的轴向力受地层和入泥导管之间的摩擦力影响,二者通过导管送入工具相互传递。计算了作业过程中喷射管串各部分的轴向力分布,并讨论了导管柱上的中性点随导管安装深度的变化规律,对喷射安装导管设计和作业具有实际意义。     

圆锥破碎机有限元分析

在对引进的某型圆锥破碎机的运动学及动力学分析的基础上, 建立了该破碎机主要部件主轴、动锥及偏心轴套的有限元分析模型.根据载荷特点,简化并计算了外载荷.应用ANSYS软件,选用精度较高的三维块单元,对其进行了有限元分析,得出了具有参考价值的计算结果.     

圆锥破碎机有限元分析

在对引进的某型圆锥破碎机的运动学及动力学分析的基础上,建立了该破碎机主要部件主轴、动锥及偏心轴套的有限元分析模型．根据载荷特点,简化并计算了外载荷．应用ANSYS软件,选用精度较高的三维块单元,对其进行了有限元分析,得出了具有参考价值的计算结果．     

深水采油树下放过程钻柱力学分析

根据海洋环境载荷和材料力学理论,考虑钻柱参数、海洋环境载荷、钻井船漂移量、作业水深及采油树重力等特征,建立深水采油树下放过程钻柱力学分析模型。通过对模型进行数值求解,对不同影响因素下沿钻柱的横向位移、漂移角、弯矩和剪力进行分析。结果表明:波浪载荷对钻柱上部的弯矩影响很大而对钻柱横向位移影响很小,对采油树深水下放忽略波浪力不会产生较大的误差;钻井船的漂移量对钻柱横向位移有一定的影响而对钻柱偏移角、弯矩和剪力几乎没有影响;海水阻力系数、海面海流速度及作业水深对深水采油树下放过程钻柱强度均有较大的影响。     

深海石油钻采隔水管浮力材料的制备及其强度分析

隔水管系统是海洋石油钻采的重要技术装备,而浮力块是深水条件下钻井隔水管系统的必备部件。笔者使用碳纤维增强聚合物中空球,与环氧树脂、空心玻璃微珠以适当比例混合,采用真空浇注工艺制备3组分隔水管浮力材料,并采用有限元软件ANSYS对浮力块在不同的工况下进行强度分析。研究结果表明,浮力材料密度为500kg/m~3,压缩强度为60 MPa;浮力块最大变形发生在其自由端,其值为4.08mm;最大应力发生在与隔水管相邻的结构上,其值为50.02MPa。最大变形值和应力值均很小,所制备的隔水管浮力块强度满足3 000m水深以内钻采作业要求。     

基于ANSYS的含运动部件机构的动力学仿真新方法

基于ANSYS有限元分析软件平台下,提出了对含转动部件的多柔体系统建模过程中,对有相互转动关系的边界处理的一种约束方法,即加入接触对的方法。并通过仿真试验验证了该方法的可行性和合理性。     

水下卡爪式连接器安装工具设计研究

在海洋石油管线连接中多采用卡爪式连接等机械连接方式，针对此类连接器的安装与维护，设计了一套水下卡爪式连接器安装工具。对此安装工具进行了机械结构的设计，并将其工作过程分为下放、软着陆、加载、二次锁紧、回收五个步骤，将安装工具各部件在工作过程中的作用进行了介绍。针对安装工具关键受力部件在工作过程中受力变化的问题，采用分步分析的方法，找出各个部件在工作过程中受力最大的步骤，建立模型，找出各个部件的受力位置并对其施加约束，从而进行有限元分析，得到各个部件的应力及应变。将数据与其所用材料Q345-D的力学性能相比，完全符合设备的工作要求。     

多工况载荷作用下脐带缆终端承载能力计算研究

脐带缆终端是水下脐带缆关键的硬件设备,其在深海环境承受载荷复杂恶劣,对连接系统的承载能力提出了更高的要求。以南海某气田使用深水脐带缆终端为研究对象,基于国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)和挪威船级社(Der Norske Veritas, DNV)相关标准,对脐带缆终端外结构部件按弹-塑性和纯弹性应力分析方法建立有限元模型并进行数值分析,得到其在生产工况下的轴向载荷能力、剪切载荷能力、弯矩能力和扭矩能力,并分析了不同吊装提升方式对深水脐带缆终端承载能力的影响。分析结果表明：正常生产工况下计算所得承载能力均满足相关标准评价指标;不同吊装提升方式对深水脐带缆终端承载能力影响不同;与两点提升吊装方案相比,四点提升吊装方案更不容易产生应力集中,满足安全强度要求。研究成果可为脐带缆终端设计和现场应用提供理论基础和技术参考。     

深水表层导管在打桩过程中的强度分析

随着陆地油气产量趋于平稳并呈现下降趋势,浅海油气勘探也逐渐逼近顶峰,深海必将成为油气勘探开发的重要方向。深海浮式钻井装置采用常规的钻入法、喷射法下入表层导管时往往会出现一些难以解决的问题。水下打桩对海底土造成的扰动较小,表层导管可获得更大的承载力和井口稳定性。针对深水区块的海底地质调查资料和常用的钻井导管规格,利用有限元方法分析了深水水下打桩工况下表层导管的强度能否满足设计要求,以期为深水表层导管打桩施工提供指导。     

某种翼吊发动机安装结构应力分析方法研究

对一种大涵道比翼吊发动机安装结构进行传力特性分析。通过静力分析可得到工作载荷下各部件内力的理论解。建立了安装结构部件载荷分析的有限元模型。进行了安装结构在工作载荷下的静力试验,理论分析模型和有限元模型计算的结果与静力试验结果相符。根据得到的前安装框所受外力载荷,进行了前安装框的有限元建模方法研究。与实测结果对比表明,计算结果较为精确。     

深水结构导管喷射钻井技术研究

结构导管喷射下入技术是深水表层钻井的常用方法,针对导管喷射下入技术要求和深水海床地质环境特点,对结构导管入泥深度理论计算方法和新区探井经验确定方法进行了分析,对喷射钻具组合和钻头伸出导管鞋长度进行了分析.针对深水表层喷射可能会出现的导管下沉事故的情况,分别在前期设计阶段和作业阶段进行了预防措施和现场技术处理方法研究.     

薄壁圆筒零件变形的有限元法研究

薄壁圆筒类零件受集中载荷作用将产生复杂弹塑性变形。文章采用有限元方法分析此类零件在径向集中载荷作用下变形过程 ,利用 ANSYS有限元结果和计算机图形学方法相结合 ,计算了薄壁圆筒类零件在径向集中载荷作用下变形位移等值线 (面 ) ,并绘制了路径图。实验结果表明 ,有限元模拟分析方法是求解此类零件受径向集中载荷变形问题的有效方法之一 ,可以作为薄壁圆筒类零件工艺设计的有效工具