气体钻井连续循环短节旁通阀的设计与分析

气体钻井连续循环短节能有效解决井底压力不易控制、地层孔隙压力与破裂压力之间的操作压力窗口窄小、井眼鼓胀效应严重以及油气意外入侵等难题。设计了一种气体钻井连续循环短节,对其核心组件旁通阀在两种工况下受力状态进行了分析:关闭和打开两种工况下循环介质均会对阀体局部产生冲击力,易造成阀体局部强度破坏,且旁通阀关闭时,容易出现循环介质泄漏的情况。利用ANSYS有限元分析软件模拟了旁通阀处于关闭和打开两种工况下阀体的力学行为,对阀体危险截面进行分析。结果表明,该阀体结构满足各种工况下的强度条件,且旁通阀处于关闭状态时对密封性能有严格要求。研究同时完成了旁通阀密封副的密封设计分析。     

箭型连续循环阀设计与分析

现有连续循环阀流道需人工切换,旁通阀需人工开启,工人劳动强度高,且在憋压状态下切换流道存在极大的安全隐患,其旁通阀密封还存在较大问题。鉴于此,设计了箭型连续循环阀。分别对阀本体和主、旁通阀进行了有限元分析,对阀流道压耗进行了仿真分析,并对旁通阀结构进行了优化,最后对阀密封进行了设计计算。研究结果表明:箭型连续循环阀本体与主、旁通阀芯阀座最大应力小于许用应力、变形量小于零件的许用变形量;主通流道压力损耗为0. 207 MPa,优化后旁通流道压力损耗最小值为1. 896 MPa,为最大压耗的51%;主旁通阀密封端面设计比压大于必须比压;该阀能自动切换流道,能实现主、旁通阀密封端面的良好密封,满足钻井密封要求。研究结果可为连续循环阀钻井技术的研究和应用提供有益的参考。     

天然气分输减压阀流场分析及耦合应力场计算

减压阀结构复杂,在工况压力下变形不协调,应力集中严重,容易造成阀体的强度失效,缩短阀体的使用寿命,造成天然气泄漏等问题。为此,以RMG530减压阀为研究对象,依据实际工况进行了阀体及阀内流体数值仿真计算。计算结果表明,在绝热条件下,耦合应力中热应力占据主导地位,应力最大点位于阀笼节流孔处,为180 MPa,阀套处最大应力为126 MPa;在加热条件下,耦合应力中内压应力占据主导地位;进口管段到阀座拐角处最大应力为170 MPa,阀笼处最大应力为106 MPa,阀套处最大应力为73 MPa;在加热条件下阀笼和阀套处的耦合应力比在绝热条件下明显减小,加热可降低阀笼和阀套处应力,延长阀套使用寿命及减压阀可靠运营年限。研究结果可为天然气分输站场工艺流程的设定和阀体结构优化设计提供指导。     

钻井液连续循环短节结构优化设计与分析

阀式连续循环短节可实现钻井液连续循环,有效解决因常规钻井接单根过程中频繁开泵、停泵带来的各种问题。在钻井液含砂量较大时,短节侧阀阀板处容易出现冲蚀失效,不仅造成时间和经济损失,而且严重影响作业安全。根据侧阀结构特性,利用Fluent流体分析软件进行了侧循环时短节内部流场及冲蚀效果分析。根据侧循环不同流量、流体密度及含砂量条件下冲蚀模拟,完成了阀板结构优化设计。针对优化设计结果进行安全性研究。采用Ansys有限元软件模拟了侧阀关闭时的阀体力学行为,并通过理论计算进行了侧阀密封性分析与工作阈值流量分析。分析表明,装置优化设计结果安全可靠,可进行实际生产应用。     

气体钻井连续循环短节的设计与本体的力学分析

气体钻井是欠平衡钻井技术的重要组成部分,可以提高钻井速度,但接单根工况需要中断循环,容易造成岩屑沉降、井壁垮塌、卡钻等安全隐患。为此,设计了一种在气体钻进中接、卸钻具可保持气体连续循环且便于安装和拆卸的短节,其主要结构包括短节本体、主通阀、旁通阀和旁通接头,重点解决了其核心部件主通阀、旁通阀的结构设计;在对其本体进行静力学分析的基础上,运用ANSYS有限元分析软件,模拟了短节本体在受拉伸、扭转、内压工况下的受力状况。分析结果表明,其应力分布趋势与弹塑性力学分析结果相符,在短节本体两处圆孔附近产生应力集中现象,最大变形量仍然处于材料弹性变形阶段。有限元分析结果与弹塑性力学分析结果相符,能满足本体强度的要求。该成果为解决大位移井、欠平衡井、窄密度窗口井等安全钻井提供了新的方案。     

PFF65-140型硬密封圆弧平板闸阀结构改进

PFF65-140型平板闸阀在140MPa超高压力作用下,阀板和阀座表面的硬质合金层经常发生爆裂失效。通过受力分析,原密封结构的比压大于标准值,阀板存在应力集中区,阀座基体的变形大,这些因素是导致其硬质合金层失效的原因。改进了阀板和阀座的结构,使其受力合理;并控制阀座、阀体阀座孔的装配间隙小于0.2mm。经过改进后,该阀的加工工艺简单、制造成本低、强度高、密封可靠,能够满足140MPa井口装置的使用要求。     

方钻杆旋塞阀的失效与受力分析

针对现场使用的方钻杆旋塞阀主要存在阀体断裂、高压下阀球转不动和主密封试压无压力等问题，对方钻杆旋塞阀各种失效的原因进行了分析，对其受力情况进行了研究，并提出了结构改进和使用方面的建议，对阀的设计具有一定的参考价值。     

应力线性化方法在阀体优化设计中的应用

基于ANSYS Workbench软件对闸板阀阀体进行强度分析,采用von Mises强度理论方法,选取危险截面路径进行应力线性化分析,提取出阀体薄膜应力、弯曲应力和峰值应力,根据对应的失效准则进行评定,根据评定结果对阀体应力和变形较大的部位进行优化设计,以达到在限定条件下的最优方案。分析结果表明:阀体最大应力出现在阀体中腔与流道相贯线处,采用应力线性化分析方法,对阀体局部位置进行优化设计,从安全性和经济性角度,为阀体的结构优化和壁厚设计提供理论依据。     

一种新型连续循环阀设计

连续循环阀是一种新的钻井工具, 它可以在钻井起下钻过程中实现钻井液的连续循环, 保证在上、 卸钻杆操作过程中井下压力的稳定, 减小或解决由于井下钻井液的中断循环带来的问题。作为一个工具短接, 它在功能上可以替代复杂的连续循环系统, 具有较好的经济性和应用前景。文章运用有限元软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对所设计的阀结构进行了分析, 在阀体结构强度分析时, 采用的工况为在井口时拉力最大、 工作时扭矩最大、 停止工作时内压最大的组合载荷, 结果显示其阀体在侧壁孔附近的应力集中较为严重, 是整个阀的薄弱点, 与运用弹塑性力学所得解析解相似, 此处需要进一步的加强设计。     

侧钻开窗钻具组合挠性短节 非线性力学模型及失效分析

挠性短节是套管侧钻开窗钻具组合中易产生弯曲大变形失效的管柱,合理设计钻压、扭矩、挠性短节尺寸等参数,保证挠性短节安全是侧钻成功的基础。为建立挠性短节受力失效条件与影响因素的定量关系,文章考虑开窗钻进的动态过程,建立了挠性短节非线性力学模型,采用ANSYSWorkbench数值分析了挠性短节的应力与变形分布,研究了钻压、扭矩、挠性短节壁厚对挠性短节力学状态的影响规律,得到了三种型号挠性短节失效时的极限钻压和极限扭矩。研究结果表明,挠性短节壁厚是影响开窗钻具安全的首要因素,其次为钻压和扭矩;挠性短节壁厚增加20 mm（10.4 mm增大至30.4 mm）时,开窗钻具最大压应力由870.64MPa减小到804.04MPa,减幅为7.65%;钻压由3t增大到13t时,挠性短节最大压应力由838.33MPa增大到860.13 MPa,增幅为2.60%;扭矩由1.5 kN·m增大到10kN·m,挠性短节最大压应力由842.42 MPa增大到849.56 MPa,增幅仅为0.85%。文章所建立的挠性短节力学模型及失效分析方法为开窗施工参数及钻具尺寸的设计提供了参考。     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。     

Evaluation of the coking resistance of catalysts of steam conversion of hydrocarbons

Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 10, pp. 9–10, October, 1991.