基于弯曲比例极限的单个试件抗折强度预测方法

为提高混凝土单个试件抗折强度的预测精度,分析了弯曲应力下变形曲线和弯曲比例极限的特性,阐述了基于弯曲比例极限预测单个试件抗折强度的原理和方法.弯曲应力-应变曲线具有在比例极限荷载处由线性向非线性转变的特征,在不破坏试件的前提下,对试件进行逐级加载至比弯曲比例极限荷载大1~2kN,根据应变增量的变化可确定该试件的弯曲比例极限荷载,且该试验不会对试件造成损伤.相同配合比混凝土的弯曲比例极限基本为常数且其变异性比抗折强度小,同配合比混凝土的弯曲比例极限平均值可作为每个试件弯曲比例极限的预估值,将弯曲比例极限荷载除以比例极限平均值即可预估试件的抗折强度.该方法能显著提高单个试件抗折强度的预测精度,可用于预测弯曲疲劳试件的抗折强度.     

水平井套管摩阻解析分析

套管摩阻是大斜度定向井和水平井固井工艺设计及施工的重要研究内容之一．对大斜度定向井及水平井下套管过程中的套管摩阻进行了理论研究，建立了套管摩阻微分方程，并经过严密的数学推导得到了套管摩阻的解析解，该解析解简便实用，可用于预测和计算定向井和水平井的下套摩阻．文中采用这些公式对长庆油田塞平—１水平井所用套管结构的摩阻进行了现场理论预测，为固井工艺设计和施工提供了理论依据．该预测结果与后来的实测数据较吻合，验证了本文理论模型的合理性     

套管抗挤强度统计分析研究

针对美国石油协会的套管抗挤强度计算公式与实测套管挤毁压力差距较大的问题,利用统计学方法,详细分析了套管实物挤毁试验检测数据,得到了各因素影响套管抗挤强度的定量指标.研究表明,套管抗挤强度主要由径厚比决定;套管计算屈服外压和失稳外压等其他参数及其交互作用对套管的抗挤强度也有显著影响;套管外径和壁厚数据的变异系数比外径不圆度和壁厚不均度对套管抗挤强度的影响更显著.最后给出了套管抗挤强度统计计算公式,为生产厂和用户提供了预测套管抗挤强度的简单实用的计算方法.     

射孔参数对套管强度的影响研究

射孔工艺指在套管和水泥环上射孔.射孔提供了油气流入井筒的流体通道,但降低了套管强度.采用有限元法分析射孔孔径、射孔孔密和射孔相位对套管变形和应力的影响.结果表明,射孔孔径、射孔相位和射孔孔密越大,套管的变形和应力也越大.     

套管抗挤强度分析及计算

为提高套管挤毁压力预测精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析,研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式,计算简单,精度可满足工程要求。     

套管腐蚀缺陷的规则化处理及抗挤强度分析

随着复杂结构井在石油钻采中的广泛应用,由腐蚀缺陷引起的套管挤毁失效问题日益突出,导致修井周期增大,开采成本增加,成为制约钻采效益的主要因素之一。针对上述问题,将GB/T 19624—2004含缺陷压力容器评定标准运用到含腐蚀缺陷套管的抗挤强度分析中,将不同形貌的套管腐蚀缺陷规则化处理。通过理论与仿真对比验证,建立了精确的含腐蚀缺陷套管有限元模型。利用ANSYS研究了不同腐蚀缺陷套管的抗挤毁强度。研究结果表明:在椭球型腐蚀缺陷长轴长度、短轴长度、缺陷深度和穿透型缺陷长度、宽度5个结构参数中,椭球型缺陷深度、短轴长度和穿透型缺陷的宽度是套管强度的最敏感参数。因此套管的抗挤强度分析应着重考虑腐蚀缺陷的影响。针对设计和使用的每种套管,都应考虑可预见的腐蚀缺陷进行精细化数值计算,以确保其安全工作。     

基于有限元折减强度法与极限平衡法结合的岩质边坡稳定性分析

 基于露天矿岩质边坡的稳定性分析及边坡角优化的需要,提出采用有限元折减强度法与极限平衡法相结合的方法对露天岩质边坡进行稳定分析,并对算例中的最终边坡角进行了优化。该方法首先利用有限元折减强度法计算出边坡内部塑性区,并假定塑性区为边坡潜在的滑动面,从而能够确定滑动面的倾角范围。此后再以此滑动面倾角范围为分析起点,结合极限平衡理论计算出在不同边坡角下的边坡安全系数。通过绘制安全系数随边坡角的变化曲线,即可找出满足安全阈值的最优边坡角。最后,采用该方法对兰伯特角铁矿中部矿区上盘边坡角进行了优化,证明了该方法的可行性。     

高能气体压裂对套管井壁的破坏

本文对受高压作用的套管井壁进行了弹塑性分析和计算。计算结果表明,除了射孔附近外,套管不会发生大程度破坏。由于高压作用,高能气体压裂除了会产生主裂缝之外,在井筒附近会产生大量主体为径向的小裂纹,这对增强压裂效果有利。而且这些裂纹不会沿井筒轴向长距离扩展而使油层与其它不希望连通的层段贯通。     

具有随机强度结构的概率极限分析

提出了具有随机强度结构的概率极限分析定理：ＰＫ（Ｗ）ＰＲ（Ｗ）ＰＳ（Ｗ）．文中给出的例子证实了该定理     

超长桩基础有限元强度折减极限荷载判定方法

超长桩基础是土木工程领域重要的基础形式,具有高承载、超长桩长的特点,其极限荷载判定的费用高、耗时长、困难大.采用了静载荷试验的堆载法、自平衡法、有限元荷载增量法和有限元强度折减法对某超长桩基础的极限荷载判定进行研究,分析了极限荷载下桩顶位移和桩端端阻力的变化情况.研究表明:有限元强度折减极限分析方法较适用于超长桩基础极限荷载判定,所采用的屈服准则、判定条件适用于超长桩基础的极限分析,计算结果反映了超长桩基础极限承载特征,可以为桩基础的初步设计阶段和载荷试验设计提供必要参数.     

钻柱抗弯强度分析

钻柱强度分析是钻具设计和选材的重要依据，对大中曲率水平并，抗弯强度是下部钻具强度分析中的首要问题．本文对弯曲并段内钻柱的抗弯强度进行了研究，给出了钻柱抗弯强度和极限转角的计算公式．提出了钻柱设计的极限转角准则：γｍａｘ＜β１／ｎｓ．文中计算了塞平－１井二开和三开段内所用钻铤的极限转角，并进行了抗弯强度校核，结果表明，所选钻柱满足强度要求．     

考虑摩擦时水平井钻柱的稳定性分析

分析摩擦对水平井钻柱稳定性的影响对于水平钻井作业的顺利进行是非常重要的．本文首先根据钻柱在水平井眼中的变形几何方程和静力平衡方程导出了钻柱的屈曲方程．通过线性化方程的小参数摄动解，讨论了不同边界条件下钻柱在水平并眼中的临界失稳载荷．绘制了不同摩擦系数（ｖ）下，无因次临界载荷（βｏｍ）与无因次长度（αＬ）之间的关系曲线；以及无因次钻压βＬ与临界无因次长度αＬＣ之间的关系曲线．本文的结果和有关的曲线可为水平井钻柱的稳定性计算和设计提供理论基础．     

水平井压井立压控制误差分析与井口套压预测

根据水平井压井的基本原理,考虑环空摩阻、流体流型影响下的计算误差,分析了水平井与直井压井控制立压变化的比较误差.以直井井控理论、多相流理论为基础,建立了水平井井控三相流理论模型,采用有限差分方法对模型进行了数值化求解.算例分析结果表明,在水平井立压控制过程中,如果按直井方式压井,不仅在初始立压点和终了立压点存在误差,而且在造斜点、稳斜点处也存在较大的误差,这将对水平井井控作业产生一定影响.在水平井压井过程中,直到溢流全部移出水平段时水平井的井口套压才开始逐渐增加;岩屑床的存在使水平段和造斜段的环空尺寸减小,对流体流速有一定影响,使井口套压比不考虑其存在的情况时偏高;水平井曲率半径、水平段长、水平段微小倾角、多个造斜率等因素对井口套压影响不大,而井眼尺寸、压井排量、溢流量等因素对井口套压影响较大.     

RC端角的定制与应用

设计了互连线RC端角定制流程和方法,定制出了新的RC端角,并评估了定制的RC端角对其他端角的覆盖情况.测试结果表明,在少量增加违反路径的情况下定制的RC端角对其他端角的覆盖率能够达到99%.最后,采用定制的RC端角,改进了传统的MMMC时序分析流程.应用实例中的结果表明,改进后的分析流程在以增加缓冲器单元数目和牺牲单元面积为代价的情况下大大减少了时间开销.在时序收敛的情况下,缓冲单元数增加了22.07%,单元面积增加了21.65%,但是每次时序分析工具运行时间减少了84%.     

多扶正器套管串在弯曲井段下套中的摩阻分析

在塞平－１井固井工艺设计中，为提高固井质量，大斜度进段和水平段采用了多扶正器套管串结构．多扶正器套管串在弯曲井眼的下套过程中，一方面由于井眼的空间弯曲，另一方面由于扶正器的存在增加了套管串的刚度，会使套管串在弯曲井段内所受的井壁支持力和摩阻升高，容易发生硬卡和自锁，增加了下会难度．本文针对这一问题，从力学理论出发，研究了多扶正器套管串在弯曲并段下套过程中的摩阻，给出了由于井眼弯曲造成的附加支持力和附加摩阻计算公式，并采用这些公式对塞平－１井１３９６ｍ～１４７６ｍ弯曲并段内扶正器套管串和摩阻进行了理论预测，该预测结果与后来的实测资料较一致．文中还从强度、刚度、固并质量、预防硬卡和自锁等方面综合考虑，对塞平－１井弯曲井段多扶正器套管串结构的适配性进行了理论分析，提出了套管、扶正器选型和合理搭配的建议，为套管器结构设计提供了理论依据．     

组合多重神经网络动态系统鲁棒故障检测与诊断

利用Ｄｅｍｐｓｔｅｒ－Ｓｈａｆｅｒ证据理论，通过组合多重神经网络分类器，对一控制系统中的校正网络进行故障检测与诊断．单个神经网络分类器对某些特定的特征量进行分类，对应实际系统特征量的网络输出值与相应训练用特征集的网络输出均值之间的广义距离为单个分类器输出的实际系统属于某类的度量值．证据理论采用简单支撑集假设下的证据组合形式，最终的输出为综合多个神经网络输出后的结果．实际应用表明，此方法可以检测与诊断出单一分类器不能发现的故障，同时也减少了利用单个分类器对不同故障进行检测与诊断时的不精确性     

腹部纵向配筋混凝土梁斜截面抗剪承载力

针对腹部纵向配筋混凝土梁,提出了将纵向水平普通钢筋与箍筋共同作为受力腹筋,从而形成整体抗剪受力模式的抗剪计算方法．基于平截面假定,可以计算得到混凝土梁抗剪承载力中混凝土承担的剪力部分．考虑纵向腹筋参与受力作用的桥梁抗剪承载力模型的试验,研究表明,纵向腹筋不仅可以承担主拉应力的水平分量、与箍筋同样起到抗剪的作用,并且可以推迟破坏斜裂缝的出现时间,减小斜裂缝的发展宽度,有效提高梁的刚度及抗剪承载力．     

椭圆度对直埋供热弯头应力的影响

针对DN1200、DN1000、DN800供热直埋弯头,采用有限元方法模拟分析同一位移荷载、压力荷载、温度荷载和曲率半径下,不同椭圆度弯头的应力大小和规律。结果表明,管道在施加位移荷载、压力荷载和温度荷载后,弯头中性线处应力最大,且随着椭圆度的增大,应力值先降低后增大;如果弯头具有一定的椭圆度,且将椭圆度控制在一定范围内,对直埋供热弯头的受力是有益处的。     

基于小波多分辨分析的往复机械故障特征提取与识别

本文从往复机械故障诊断领域中特征信号处理的应用角度,探讨了利用小波多分辨分析与信息熵相结合,对往复机械故障进行诊断识别的方法．首先应用小波分解,将监测信号映射到由一个小波伸缩而成的一组基函数上去,在通频范围内得到分布在不同频段内的分解序列;在此基础上,对各分解序列进行ＦＦＴ变换,建立信号的小波特征熵,以此作为故障识别的特征参数,对往复机械运行故障进行诊断识别,并以压缩机振动监测信号为例,实现了不同频段范围内特征信息的提取与故障识别,说明该方法是提取故障信息并进行诊断的有效方法     

超深水平井钻柱动力学研究及强度校核

超深井钻井过程中钻具失效事故频繁发生,钻柱动力学特性研究对增加钻具安全性具有重要作用。考虑真实井眼轨迹、钻头与地层相互作用、钻柱与井壁接触及钻井液黏滞作用等因素的影响,建立了全井钻柱动力学特性仿真模型,模拟了不同钻压及转速下钻柱不同截面轴向力、扭矩、位移及等效应力等随时间的变化,采用第四强度理论计算了井口钻具的安全系数,校核了超深水平井钻具强度。分析结果表明,井口轴向力和等效应力表现为低频变化,MWD处等效应力和加速度表现为高频振动且其横向振动比轴向振动更加剧烈;在钻压和转速较小的情况下,钻压和转速对井口轴向载荷、井口扭矩、井口等效应力及井口安全系数影响不大;MWD处等效应力随钻压的增加而增大,其横向加速度随转速的增加幅值显著增大;对于井深超过8 000 m、井眼尺寸φ120.65 mm及φ114.3 mm的G105钻杆,动力学分析得到的井口安全系数大部分时间内在1.2附近波动,钻具总体是安全的。