10 kV开关柜套管内壁沿面场强计算及结构优化

针对开关柜穿墙套管面临的绝缘问题,提出了一种套管结构的优化方法。以无屏蔽结构的10 kV开关柜穿墙套管为研究对象,建立了有限元模型并提取了套管内壁的沿面电场分布。讨论了不同优化方法对套管沿面场强分布的影响,确定了将限位板端部变为斜面的优化方法,并基于电场计算结果确立了穿墙套管结构的最优参数。结果表明:在限位板端部增加沿母排方向高度为15 mm、宽度为20 mm的斜面,可有效提高套管的耐压强度,套管表面的沿面最大场强降低了44.3%,计算结果验证了优化方法的有效性。     

套管弯曲强度与极限转角研究

以弹塑性理论和极阴分析理论为基础，对弯曲井段内套管的抗弯强度进行了研究，给出了套管强度和极限转角的计算公式，分析表明，套管的Ｉ级极限转角β１可磁管选村物依据，并由此提出了套管的极限转角准则；Ｙｍａｘ〈β１，结合长庆油田塞平－１水平井固井工艺设计，对多种套管的极有进行了实例计算，并采用极限转角准则，对其弯曲吉段内的技术套管和油层套管进行了选材，为套管串结构结构设计提供了理论依据，不守所选套管进行了弯     

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，     

区域性阴极保护电位分布算法的改进

用边界元法求解区域性阴极保护的电位分布时步骤复杂，工作量很大，采用特殊的柱面单元及算法计算油井套管表面的电位分布，节约了机时，缩短了计算周期。这一方法可以用于油井套管阴极保护系统的设计。     

水下井口头系统下放工具关键部件设计与分析

水下井口头系统是深海油气钻采必不可少的设备,常规套管挂和密封总成下放工具不能满足现场需要。建立了套管挂和密封总成下放工具力学模型,采用该模型可以直观地描述下放工具受力情况,根据力学模型和分析结果对下放工具进行结构设计。利用ANSYS有限元分析软件对下放工具套管挂携带单元和驱动单元进行接触分析和强度分析。分析结果显示,套管挂携带锁块、挡环和芯轴等关键部件最大应力值小于材料屈服强度,其变形量很小亦可忽略;该下放工具结构满足设计要求,材料选择符合作业标准,可为套管挂和密封总成下放工具的研究提供设计经验。     

水平井套管扶正器最佳间距计算

本文根据结构分析中的虚位移原理,对装有扶正器的套管柱在具有初弯曲的井段中的受力和变形进行了系统分析,借助空间解析几何原理导出了三维弯曲井段中套管扶正器安装间距的解析计算式。在扶正器侧向载荷计算方面考虑了轴向力的影响,并将扶正器上的摩阻力引入轴向载荷的计算中。通过计算分析,本文指出了解决下套管与注水泥质量这一水平井中难度较大的工艺的研究方向。     

区域性阴极保护电位分布算法的改进

用边界元法求解区域性阴极保护的电位分布时步骤复杂，工作量很大．采用特殊的柱面单元及算法计算油井套管表面的电位分布，节约了机时，缩短了计算周期．这一方法可以用于油井套管阴极保护系统的设计．     

高温换热设备管口保护结构热应力的分析与计算

对高温换热设备管口热保护结构建立了热应力计算的物理模型和数学模型，并采用有限元法对热应力进行了计算。计算结果表明，由于在高温换热设备管口热保护区存在温度畸变，使得瓷保护套管内产生较大剪应力，从而造成瓷套管的热应力破坏。     

各种射孔系列完井方式下水平井产能预测研究

本文针对套管射孔完井、射孔套管内绕丝筛管完井、射孔套管内井下砾石充填完井、射孔套管内预充填砾石筛管完井等四种射孔系列的水平井完井方式，考虑地层损害和完井方式及完井参数的影响，进行了产能预测数学模型的研究。实例计算表明，其数学模型及计算方法是可行的，可用于水平井完井方式的选择与完井参数优化设计     

地应力对玻璃钢套管抗挤强度影响的分析

在煤层气开发活动(如注水、压裂)的过程中,当套管穿过复杂的地质构造时,任何一层地质结构发生变化,都会使得区域构造发生小范围变化,这些变化会引起局部构造应力场发生较大的改变,导致套管所受的应力发生变化.鉴于此,本文基于地应力作用下套管的力学模型,利用有限元数值模拟软件,分析均匀地应力与非均匀地应力对玻璃钢套管强度的影响.分别研究这两种情况下套管失效的过程,重点分析均匀地应力下套管内部Mises应力分布规律,以及非均匀地应力对套管抗挤强度影响的规律.并编制了计算均匀地应力及非均匀地应力条件下套管抗挤强度计算的程序.     

间接加热法防止除尘系统结露的设计计算方法

论述了在除尘器内部或外部设备管加热，在除尘管道上设伴热管或夹套管加热的间接加热法防止除尘系统结露的设计计算方法。     

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况，采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算，研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下，螺牙面的接触压力和应力分布规律，结果表明：API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部，并且4扣的接触压力和应力较大，最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺旋套管，减少套管连接部位失效事故的发生具有重要意义。     

高压套管尾部电场计算及其结构优化CAD

首先研究了求解区域内含三种介质时使用模拟电荷求解电场的方法，采取对部分参数进行优化代替对模拟电荷大小和位置的优化，从而使计算量大为减少。根据此原理计算了ＢＲＬ－１００／４００型电容式变压器套管，分析了套管存在的问题，对电容芯子纸面、下瓷套内外表面、均压球面的形状进行优化，得到较为理想的结构，均压球上最大场强、不均匀度、纸面及下瓷套表面切向场强最大值均有较大幅度下降，且分布也较均匀     

水平井弯曲井段套管径向变形计算

采用有限元三维管网单元和三维板壳单元分析方法，建立了水平井弯曲井段套管柱径向变形问题的求解分析模型，模型考虑了轴向载荷对套管径向变形的影响，为水平井弯曲井段套管柱设计提供了新的理论依据。论文以水平井中弯曲井段常用的２４４．４７ｍｍ套管为计算实例，对套管柱在水平井弯曲井段中可能存在的三种工况：套管上未装扶正器套管与井壁连续接触、套管上装有扶正器套管有效居中、套管上装有扶正器两扶正器之间套管与井壁有点接触的套管柱径向变形量进行了数值分析。分析计算结果已用于克拉玛依油田具有较高造斜率水平井中２４４．４７ｍｍ的套管柱设计。     

深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的确定

深井小尺寸套管下入遇阻时，随着下放力的增加，将产生失稳弯曲。由于弯曲会造成套管与井壁的接触，会造成摩擦力增加，抵消了部分下放力，使作用在卡点处的有效下放力减少。根据经典的管柱弯曲理论和相关实验研究结果，可以建立深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的计算模型。通过规律分析和实例验证，表明计算模型是比较合理性的，对比结果较吻合，为实际施工中发生入下遇阻情况、实施下压套管措施时，在保证安全有效的前提下，确定最大下放力提供了较合理的参考依据。     

双材料支承的Winkler梁的变形分析

根据大庆油田现场的调查，泥岩层吸水蠕变，地层滑动是引起套管损坏的重要原因之一，因而，提出了并体的“分段连续支承梁模型”，通过对该模型的计算与分析，研究了泥岩层的支承刚度的减小对地层界面处的载荷分配比例以及井体变形与内力分布的影响，分析结果表明，随着泥岩层水量增加，支承刚度的减小，套管的变形增在从而造成套管的破坏，这为解决套管损坏问题提供了理论上的参考依据。     

非均匀外压下含磨损缺陷套管的挤毁极限载荷分析

采用非线性有限元方法，按平面应变问题处理，分析了含磨损套管受井下非均匀外压作用时的挤毁极限载荷及挤毁失效方式，同时计算了含磨损套管受均匀外压作用时的挤毁极限载荷，与试验结果比较吻合。研究结果表明，套管在均匀外压下发生挤毁时，极限载荷最大，挤毁模式是套管磨损部位的管壁向管外凸出，屈服区主要分布在套管塌陷部位外壁及磨损部位的内壁。非均匀外压下发生挤毁时，挤毁模式是套管磨损部位的管壁向管内方向塌陷，屈服区域主要分布在套管挤毁后凸出部位内外壁及塌陷部位的内外壁。且外压分布越不均匀，挤毁极限载荷越低；套管偏心度越大，抗挤能力越差。     

剑杆织机打纬引纬系统结构尺寸误差对打纬和引纬运动的影响

本文用矩阵法分析了剑杆织机系统结构尺寸误差对打纬和剑头引纬运动的影响，建立了打纬和剑头运动两者的误差与系统各结构参数误差之间关系的矩阵方程，以１５１１普及型剑杆织机为实例进行了分析计算，得到了较满意的结果，本文所述及的方法具有一般性。     

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244.5mm(95/8")套管膨胀至298.4mm(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.     

制造误差,丝扣联接对油井套管强度影响的有限元分析

对油井套管来说，应考虑制造误差对强度产生的影响以及套管与套管之间的丝扣联接部分的强度问题。本文利用有限元法对存在制造误差的油井套管进行了应力分析，并对套管与套管之间的丝扣联接部分进行了应力分析，编制了数值计算软件，指出了应力提高系数、屈服过程，为套管设计提供了依据。