钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究

钻杆的疲劳失效是引发钻井井下事故的主要原因,因此有必要对钻杆的应力-疲劳寿命曲线进行试验研究。采用旋转弯曲疲劳试验机,研究了常用的S135和G105钻杆的疲劳性能;采用疲劳寿命对数正态分布模型,得出了任意存活率对应的应力-疲劳寿命曲线;采用直接外推法和2m-1外推法将疲劳曲线延伸到长寿命区域,并将其外推结果与配对升降法试验结果进行了对比。升降法试验得出S135和G105钻杆的疲劳强度(存活率为99%,置信度为95%)分别为550.19 MPa和454.79 MPa;由直接外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为510.23 MPa和402.01 MPa;由2m-1外推法外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为532.95 MPa和428.98 MPa。试验表明,2种外推方法得到的疲劳强度均低于试验值,2m-1 外推法得到的疲劳强度值更接近升降法试验值,因此推荐使用2m-1外推法对概率-应力-疲劳寿命曲线进行外推来得到完整的疲劳寿命曲线。      

10CrMnMoSi双相钢临界区淬火组织的电子结构参数及强度计算

基于固体及分子经验电子理论（EET）,计算了10CrMnMoSi钢双相钢经临界区淬火后的组织特征相的电子结构参数,包括特征相最强键共价键上的共价电子数的统计值nA’,相界面间电子密度差Δρ和满足界面连续的原子状态组数σ。结合双相钢的强化方式,进一步提出了双相钢强度的计算模型及方法。计算结果表明,790 ℃淬火后,10CrMnMoSi钢抗拉强度的计算值为657.1101 MPa,屈服强度为386.5286 MPa,与试验数据的误差分别为9.74%、5.90% ,计算结果与试验结果的吻合度高。     

氧化物热电材料研究进展

氧化物基热电材料具有高温稳定性、抗氧化性和安全长效等优点而受到人们的广泛关注, 但其应用受到了热电性能的限制。本文详细介绍了几种典型氧化物热电体系, 如层状钴基氧化物、钙钛矿结构化合物、透明导电氧化物和一些新型氧化物热电材料的研究进展。从能带结构和微观形貌两方面入手进行调节, 以达到热电材料热学性能和电学性能的协调统一。分析了氧化物热电材料研究中的主要问题, 并对未来的发展提出了一些新的思路。     

缓冲溶液沉淀法制备氧化镁稳定氧化锆纳米粉体

以ZrOCl_2·8H_2O、MgCl_2为原料,NH_3·H_2O为沉淀剂,采用缓冲溶液沉淀法制备MgO-ZrO_2前驱体粉体.通过差热分析、X射线衍射、透射电镜等对所得粉体进行测定分析.结果表明:获得了粒径10～20 nm淡黄色氧化镁稳定的氧化锆陶瓷(MgO-ZrO_2)粉体.在稳定剂浓度为10 mol/L时,可获得纯的四方相氧化锆纳米粒子,有望用于口腔齿科材料中.     

空气携岩能力数值模拟分析

井斜、环空偏心率、钻杆转速等对井筒压降与空气携岩能力有着显著影响,但因其变化范围大,变化组次多,将影响程度定量化还比较困难,而这些恰是指导安全钻进的主要依据。文章基于计算流体动力学方法建立了空气钻井环空内气固两相流动的数学模型,通过数值模拟得出了不同井斜角、不同环空偏心距、不同钻杆转速条件下环空内流场与气固相体积浓度分布,分析了井斜、偏心、钻杆转速对空气携岩能力的影响,为空气钻井安全钻进与井眼净化评价提供依据。     

钻井中节流阀动作引发的气液两相压力响应时间研究

考虑角频率、气侵量及相间阻力等因素,基于双流体模型,建立了钻井中节流阀动作引发的压力响应时间模型,通过小扰动理论及龙格库塔方法编程对其求解。结果表明,随气侵量减小/套压增大,减小了气液压缩性,使环空中各点的压力波速增大,从而环空各点压力响应时间减小;气体沿环空从井底向井口运移中,空隙率持续增大,压力响应时间呈逐渐增大趋势;在井口环空段,由于空隙率急剧增大,使压力响应时间急剧增大;在控压钻井多相流计算及自适应节流阀控制中,考虑节流阀动作产生的压力响应时间,可使控制精度大幅提高。     

微流量控压钻井中节流阀动作对环空压力的影响

为解决窄安全密度窗口的复杂压力剖面问题,基于质量守恒方程及动量守恒方程,建立了节流阀动作引发的环空波动压力模型,并应用中心差分法对模型进行了求解。研究表明,随钻井液排量增大、节流阀动作时间减小,环空所受波动压力呈增大趋势;阀芯所受波动压力大于环空段;钻井液排量从36 L/s增至56 L/s时,阀芯所受波动压力峰值从1.26 MPa增至1.56 MPa,钻铤段波动压力峰值为0.22 MPa;节流阀动作时,套管鞋处引发故障的概率比井底高至35%。研究结果表明,两步、多步线性关阀较一步关阀,不但关阀手段灵活,更可有效减小环空波动压力峰值。      

套管全管壁屈服挤毁压力计算

分析了API屈服挤毁公式和ISO全管壁屈服挤毁压力公式,认为:API Bulletin 5C3屈服挤毁设计的基本原理是管内壁屈服即失效,实际上,内壁开始屈服时套管还有很大的抗挤余量,对于D/t＜15的厚壁及特厚壁套管,若按API提供的这种最小屈服挤毁公式计算,会造成管材浪费或选择套管难的问题;而ISO全管壁屈服挤毁压力公式并非是全管壁屈服公式,可能并不适合所有壁厚段套管强度的计算。为此,根据弹塑性力学理论推导出了任意屈服半径处及全管壁屈服时的挤毁强度公式。通过计算对比可知,对于D/t≤15的厚壁管（API Bulletin 5C3用屈服公式计算套管强度）用von Mises屈服准则计算的套管内壁起始屈服挤毁强度值,要比现行的API Bulletin 5C3屈服挤毁值高15. 45%,而全管壁屈服挤毁值至少要比API Bulletin 5C3屈服挤毁值高出32. 78%。      

塔里木油田钻具失效原因

塔里木油田山前构造带地质结构复杂,同时强化钻井技术在塔里木油田得到应用,使得钻具在井下的使用环境恶劣,钻具工况复杂,导致塔里木油田钻杆加厚过渡带刺漏和钻具螺纹失效事故较多。文章从钻井工艺、钻杆材料特性等方面着手,探讨了塔里木油田钻具失效的原因。这些原因包括：强化钻井工况对钻杆的技术要求高;高转速引起的共振、钻柱的反转运动和钻杆材料机械性能指标等。     

Eu2+离子在Sr2Al6O11基磷光体中发光行为的研究

研究了不同Eu掺杂浓度对Sr₂Al₆O₁₁基磷光体发光性能的影响.结果发现,当Eu掺杂浓度低于0.01mol时,在其发射光谱中存在403和493nm的主发射峰,对应着Sr₂Al₆O₁₁基质中Sr的两种不同位置Sr1和Sr2位.随着Eu掺杂浓度增加,由于能量传递作用,导致403nm的发射峰消失,493nm的发射峰增强.余辉衰减曲线表明,未掺杂Dy的磷光体没有余辉性能,当Eu掺杂量在0.01mol时,余辉性能最好.进一步提高Eu的掺杂量,由于浓度猝灭作用,导致发光性能下降.