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。     

深水钻井中隔水管底部转角及载荷变化规律研究

通过有限单元法建立隔水管模型,分析了三级风、八级风——两种不同风力条件下,顶部张力比和船体偏移率对隔水管稳定性的影响。计算结果表明:隔水管底部横向载荷随张力比和偏移率呈线性变化。在张力比增加的过程中,船体的偏移率越大,横向载荷的增加幅度也越大。隔水管底部转角随偏移率的增加呈线性增长,但随着张力比的提高会迅速降低,然后趋于稳定。在保证张力比的前提下,风力的增加对底部转角和载荷影响极为有限。自然条件下,提高张力比是维持隔水管稳定性的有效手段。本研究对分析深水钻井平台的海底井口稳定性有一定指导意义。     

深水钻井环空ECD计算

随着海洋油气藏的勘探和开发,钻井工艺技术面临着新的挑战,准确计算深水钻井环空当量循环密度（ECD）值对防止井漏和井喷有重要的意义。本文结合前人计算环空ECD的模型和深水条件给出了一种计算深水钻井环空ECD的计算方法。     

深水跨接管热应力计算及敏感性分析

深水跨接管在受热及边界约束作用下将产生内部结构应力.采用理论研究及ABAQUS有限元数值模拟方法,对深水跨接管进行受力分析.结果表明,深水跨接管受热时,中跨管受力沿轴向保持一致,截面上则服从正弦/余弦分布,整体表现为受到轴力和弯矩的联合作用,弯管处应力集中现象明显,受力较大.在此基础上对深水跨接管热应力的敏感性进行分析,进而说明,温度差、中跨段长度、中垂段长度均对深水跨接管的热应力值有重要影响.其中,中垂段长度对跨接管中跨管轴力、弯矩影响权重最大.     

套管柱强度设计计算

本文对套管三轴应力设计原理进行了讨论,推导了三轴应力强度公式,对套管柱的受力情况进行了全面分析;同时提出了以等安全系数法为基础的改进等安全系数法,该方法在外载考虑上比等安全系数法更全面合理,设计步骤有所改进。以提出的方法为基础,结合现场实际,在微机上开发了相应的商品化软件,在现场获得了广泛使用。     

计及作业载荷的休闲渔船结构强度计算与分析

为研究外龙骨及作业载荷对休闲渔船船型结构强度的影响,进而为类似船型尤其是渔船结合作业工作的强度直接计算和疲劳分析提供思路与方法,以某捕捞体验式休闲渔船为研究对象,参照CCS《国内航行海船建造规范》的相关要求,利用有限元软件建立三维整船结构模型,分析了典型工况下不同外龙骨形式对休闲渔船结构强度的影响。同时,通过经验公式估算渔具阻力并加载至模型相应位置,研究了船型作业载荷对结构强度的影响。计算结果表明:外龙骨参与船型的总纵强度,但其具体形式对休闲渔船结构强度影响不大,同时作为捕捞体验式的休闲渔船,其作业载荷不是引起船型应力变形的重要方面。     

稠油井抽油杆柱粘滞摩擦载荷计算分析

随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的粘滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的粘滞摩擦载荷,但无法准确反映粘滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。文章以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱粘滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱粘滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆粘滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出：在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的粘滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。     

园环链静载荷的强度计算

本文分析了目前井下刮板输送机园环链的结构尺寸,提出按曲杆进行强度计算的必要性和计算方法。并以实例对比,论证按直杆进行计算,误差将达三分之一左右。     

顶驱钻井装置减速机箱体强度分析计算

本文首先计算箱体各轴承孔的受力情况,然后用三维CAD软件SolidWorks对箱体进行实体力学模型建造,最后用与SolidWorks无缝接口的CAE软件COSMOSWorks对其进行有限元分析计算,进而验证其强度是否符合设计要求。     

深井压裂井下管柱载荷与轴向变形研究

根据深井高温高压条件下的压裂施工过程,综合考虑井身轨迹、管柱和井下工具结构,建立压裂管柱综合力学模型;研究深井压裂管柱在自重、内压、外压、各种效应力、粘滞摩阻力、套管支承反力、弯矩和锚定、坐封压力等多种载荷联合作用下的变形,并进行强度分析和校核。给出了一套实用的压裂管柱力学计算步骤、方法与公式,为准确地掌握压裂过程中管柱的受力及变化规律提供理论依据,从而优化管柱组合与施工参数,提高作业效果和成功率。     

稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析

随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的黏滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的黏滞摩擦载荷;但无法准确反映黏滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆黏滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出:在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的黏滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的黏滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。     

深水多梯度钻井过滤分离器结构设计与关键参数计算

为了提升注空心球多梯度钻井中井下分离器的分离效率,设计可以实现高效分离的过滤分离器.首先针对过滤分离器的过滤结构,建立相应的几何模型,进一步推导分离口直径与最小通道尺寸之间的数学关系;其次,针对过滤结构的内部流场,利用数值模拟研究分离口处的喷射速度与负压随注入速度的变化;然后,将多孔介质模型与多相流模型相耦合的数值模拟...     

深水钻井岩屑浓度分布及迟到时间计算

在深水钻井中,眼屑的浓度分布问题一直是一个重要的研究内容。岩屑浓度的分布受到泥浆排量、岩屑直径、时间的影响。通过建立岩屑浓度随时间的分布方程,根据一口实际井,讨论了岩屑浓度随排量、岩屑直径的变化趋势。同时,还计算了岩屑的迟到时间。     

复杂载荷下深水顶张式立管屈曲失效风险分析

研究了深水顶张式立管在极端环境载荷、第三方破坏载荷以及材料腐蚀等多种复杂载荷条件下立管的结构屈曲失效风险,并考虑海洋立管风险分析中不加以区分的立管类型与失效形式,采用新的非基于事故统计的方法探究其规律,进行风险辨识.为了研究深水顶张式立管的屈曲失效风险,通过复杂载荷条件下结构致灾机理的辨识建立多立管状态下的故障树模型,采用海洋工程领域中应用较为成熟的专家综合评估法及模糊故障树法进行风险分析,最终从概率及后果两个维度给出屈曲失效薄弱环节.通过实例分析、计算,验证本文提出方法的适用性和可靠性,并得出对深海资源开发有参考价值的结论.     

深水表层连续钻进送入工具转动块及相关联部件分析

深水表层连续钻进送入工具是深水喷射下表层导管作业中必不可少的专用工具。心轴衬套转动块作为送入工具的关键构成部件之一,在工具锁紧以及井口解脱过程中起着重要作用。在送入工具的作业过程中,其不仅受到拉伸载荷的影响,而且要承受较大的扭矩,为此运用ABAQUS有限元分析软件对送入工具模型进行处理,包括各零部件材料的赋予、有限元网格的划分、约束边界条件和载荷的施加,最终求解得出转动块及相关部件强度满足作业要求,保证了现场施工作业的安全。     

深水半潜式平台波浪载荷计算方法研究

依据ABS(American Bureau of Shipping)和DNV(Det Norske Veritas)规范,对适用于深水半潜式平台波浪载荷计箅的确定性和随机性设计波法进行了研究.以两艘不同形式的半潜式平台作为实际算例,对比分析了按照不同规范给出的确定性设计波法计算结果的差异,并将确定性设计波法与随机性设计波法的计算结果进行了对比.所得结论可为该类平台的总体结构强度评估与结构没计提供参考.     

货车扭转载荷的计算与分析

本文把悬架和车架作为子结构，建立了汽车扭转力学模型；推导了几种常见扭转工况下汽车的受力计算公式；分析了悬架与车架扭转刚度的匹配对车架变形和受力情况的影响．本文所得出的结论，可作为结构强度有限元分析的一种补充及设计者选择汽车设计参数的参考依据     

轴向压力对螺旋屈曲管柱强度安全性影响分析

为校核螺旋屈曲管柱的强度安全性,基于弹簧理论与第四强度理论,推导出螺旋屈曲状态下管柱内、外侧相当应力的计算公式,并以油田常用规格油套管为例,探讨了轴向压力对管柱内、外侧最大相当应力的影响。算例结果表明,螺旋屈曲管柱内侧最大相当应力恒大于外侧;管柱内、外侧最大相当应力随轴向压力的增大而增大。轴向压力由200KN增大至800KN时,管柱内、外侧最大相当应力分别增大170%和413.8%。研究弥补了传统管柱力学分析的不足,提供了螺旋屈曲管柱安全性研究新方法,同时也可为现场安全施工提供参考。     

深水钻探井筒温度场的计算与分析

通过对海水温度数据回归分析,得到了南海海水温度场随深度的分布.以传热学基本理论为基础,通过理论推导,得到了循环及停止循环条件下的深水钻探井筒温度场理论计算公式.计算结果表明,循环钻进期间,要维持隔水管内的温度,应保证隔水管的保温层完好,并在满足钻井施工条件下尽量增大循环排量;停止循环时,随着关井时间的增加,井筒内流体温度逐渐接近外界环境温度,为避免在井筒及防喷器处生成大量水合物,关井时间要尽量短.     

深水钻探井筒温度场的计算与分析

通过对海水温度数据回归分析,得到了南海海水温度场随深度的分布.以传热学基本理论为基础,通过理论推导,得到了循环及停止循环条件下的深水钻探井筒温度场理论计算公式.计算结果表明,循环钻进期间,要维持隔水管内的温度,应保证隔水管的保温层完好,并在满足钻井施工条件下尽量增大循环排量;停止循环时,随着关井时间的增加,井筒内流体温度逐渐接近外界环境温度,为避免在井筒及防喷器处生成大量水合物,关井时间要尽量短.