射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型，对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下，对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响，为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据，并给出了优化射孔方案。     

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。     

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．     

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.     

出砂量对射孔套管力学性能的分析计算

油井生产中地层出砂会严重影响射孔套管的力学性能,造成套管损坏.建立射孔套管在出砂层段的三维力学有限元模型,应用Ansys有限元软件分析该出砂层段射孔套管力学性能.研究认为,在出砂地层射孔套管力学性能变化较大,表现为射孔处套管的抗挤强度减小,套管最大应力在射孔处产生.均匀载荷下,套管应力与地层中出砂高度成抛物线关系,生产中应减小或增加出砂量达到远离出砂高度临界值,以减小套管应力.非均匀载荷下,随着出砂量增加,产生的空洞高度增加,套管的应力逐渐减小.因此,在非均匀载荷下,应提高出砂量以增加空洞高度,达到提高套管的抗挤强度,延长套管使用期限.     

非均匀载荷作用下套管挤压强度有限元分析

采用有限元分析方法,运用大型有限元软件ABAQUS,分析计算了受非均匀外挤载荷作用下的套管挤压强度.通过非均匀载荷作用与均匀载荷作用下套管强度的对比,说明载荷的不均匀性对陶管强度的影响.     

非均匀载荷作用下套管挤压强度有限元分析

采用有限元分析方法，运用大型有限元软件ABAQUS，分析计算了受非均匀外挤载荷作用下的套管挤压强度。通过非均匀载荷作用与均匀载荷作用下套管强度的对比，说明载荷的不均匀性对陶管强度的影响。     

铝合金管坯低熔点塑性介质挤胀成形力学特征

为了揭示管坯低熔点塑性介质挤胀成形力学特征,对铝合金管坯低熔点塑性介质挤胀成形工艺过程进行了研究.将低熔点塑性介质作为传力介质填加到管坯的内腔里,两个水平冲头在挤压管坯的同时挤压管坯内的塑性介质,使其在受挤压过程中自行封闭,自行产生高压,在管坯两端轴向挤压力的共同作用下,最终将管坯挤胀成形为空心构件.研究结果表明:低熔点塑性介质挤胀成形时管坯和塑性介质两种材料同时发生塑性变形,管坯的变形流动是塑性介质的内压和冲头轴向挤压共同作用的结果,采用该工艺可以成形各种异型截面的空心构件.     

高压注气井套管强度的安全校核

结合某油田一口注水井(拟转为高压注气)实钻井眼轨迹以及注气时的实际工况,提出了应当建立三维轴向力模型,按工况分析内压和外挤力,充分考虑轴向力、外挤和内压力对套管强度的影响,进行三轴应力强度校核的思想.进行了具体的套管柱强度校核.所提出的校核方法得到了现场应用的证实,同时也可应用于新钻注气井的套管设计.     

超高压地层组合套管的优化设计

国内许多油田深部地层的径向超高压，导致套管大量被挤毁变形，严重影响了油气的正常生产，针对这个问题，本文根据弹性力学中的厚壁筒理论和机械优化设计理论，提出了组合套管的优化设计方法。用该方法设计的组合套管，可有效地防止深部软岩地层的径向超高压所引起的套管变形或挤毁。     

穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱-钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明：穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标η高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

梁-H型柱弱轴刚性拼接的子结构抗倒塌性能试验研究

梁柱连接节点是框架结构的重要组成部分,明确节点的受力性能是准确进行结构抗连续倒塌分析的前提。本文基于替代荷载路径法并考虑楼板的组合效应,以两跨三柱型组合梁-柱子结构为研究对象,设计制作了H型柱弱轴方向刚性拼接的栓焊连接、全螺栓连接子结构试件并命名为RWUF、RWUT。对子结构试件进行单调静力加载试验并对比了破坏模式、变形性能和抗力机理。结果表明：试件的加载过程均经历了弹性阶段、压拱阶段、混合机制阶段（梁机制与悬链线机制的混合阶段）,且子结构试件首次断裂均发生在混合机制阶段,悬链线效应的发挥为断后荷载的提升起到有利作用;试件的断裂均发生在梁段拼接处,弱轴栓焊连接试件在正弯矩区受拉侧焊缝断裂后破坏持续向腹板扩展直至丧失承载力,弱轴全螺栓连接试件的破坏仅为正弯矩区受拉侧盖板的断裂;螺栓发生有限滑移后,螺栓孔壁持续受到挤压发生轴向变形有利于塑性铰的转动,也为轴力的传递提供了路径,结构受荷后期悬链线效应显著,整体抗力得到提升;基于能量平衡原理对子结构进行动力评估可知,节点的非线性转动能力直接影响了结构的抗倒塌能力,弱轴采用全螺栓连接的结构具备更高的动力倒塌抗力。     

基于不同超强和延性下钢框架的抗倒塌储备系数

历次震害表明,建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理提高建筑物的抗倒塌能力是目前迫切需要解决的问题,也是对结构进行抗地震倒塌设计的基础。采用抗倒塌储备系数(CMR)方法,对钢框架的整体抗倒塌能力进行分析,通过结构的抗倒塌储备系数来衡量结构的抗倒塌能力。通过提高结构的延性和超强来提高结构的抗倒塌能力,考虑了梁对柱的约束程度、柱轴压比对结构抗倒塌能力的影响。     

连续墙梁抗剪承载力试验研究

通过七个二跨无洞口连续墙粱的试验研究,深入分析了在顶部荷载下的二(?)续墙粱受荷时的工作性能、受力机理、破坏形态和主要因素,如托粱高跨比,墙体高跨比、砌体横向配筋率对连续墙粱抗剪承载力的影响,提出了连续墙粱抗剪承载力计算模式,与试验结果符合良好。     

梁板子结构的防倒塌机理研究

在模型验证的基础上,基于有限元软件对无板框架、无约束梁板子结构和有约束梁板子结构的抗连续倒塌能力进行对比,来研究边中柱移除工况下梁板子结构的抗倒塌机理。研究结果表明:连续倒塌发生时,梁板子结构中梁的悬链作用和板的薄膜效应可以提高结构的抗力,增加结构的变形能力;邻近楼板对梁板子结构的板边约束能大大增强结构的抗倒塌能力,但横向梁可能先于双跨梁发生破坏,因此在结构的抗倒塌设计中还应对横向梁的抗倒塌能力予以重视。     

套管空间受力问题的计算机仿真分析

本文建立了套管变形的空间有限元力学模型及数学模型，并开发了其空间有限元仿真软件，为分析井下复杂力学系统作用下，套管破坏提供了简捷的手段。空间套管模型上仅受非均匀载荷作用时，其仿真结果与文献［１］中平面问题仿真结果一致，即这种情况下，平面应变问题仅为套管空间问题仿真的一个特例。文中对套管空间问题进行了弯曲、扭转、内外压等组合载荷作用下的仿真分析，为研究套管复杂力学系统作用的破坏、变形过程提供了具有参考价值的理论指导意义．     

钢管混凝土偏压柱承载力计算的分析

提出了钢管混凝土偏压柱考虑等效紧箍力的作用,把钢材和核心混凝土均简化成理想弹性塑性体,按截面形成塑性铰确定强度承载力,同时采用压溃理论确定构件的稳定承载力.计算公式虽比较繁复,但表达式却很简单,通过电算算出系数值,可供设计时直接查用,简捷而方便.     

Investigation of rock salt layer creep and its effects on casing collapse

Casing collapse is one of the costly incidents in the oil industry. In the oil fields of southwest Iran, most casing collapses have occurred in Gachsaran formation, and the halite rock salt layer in this formation may be the main cause for these incidents because of its peculiar creep behavior. In this research, triaxial creep experiments have been conducted on Gachsaran salt samples under various temperatures and differential stresses. The main purpose was to determine the creep characteristics of Gachsaran rock salt,and to examine the role of creep in several casing collapses that occurred in this formation. Results indicated that the halite rock salt of Gachsaran formation basically obeys the power law; however, its creep parameters are quite different from other halite rocks elsewhere. The time-dependent creep of Gachsaran rock salt exhibits strong sensitivity to temperature change; however, its sensitivity to variation of differential stress is rather low. The numerical simulation of the rock salt creep in a real oil well demonstrated the importance of creep and reservoir conditions on the safety factor of the tubing related to casing collapse.