特殊螺纹接头双主密封结构密封性能分析

针对油气井日益苛刻的环境,基于特殊螺纹密封机制,提出一种由锥面对锥面和柱面对球面组合的双主密封螺纹接头结构。采用有限元法对比分析双主密封、锥面对锥面密封、柱面对球面密封3种主密封结构在上扣、拉伸、压缩、拉伸和内压、拉伸和内外压5种工况下,密封面接触应力、接触长度的变化情况,得到3种主密封结构的密封能力随载荷的变化规律。分析结果表明,与单主密封接头相比,该双主密封接头在不同载荷下锥面和柱面上的接触应力分布更均匀,接触长度更长且接触应力峰值更小。全尺寸试验结果表明,该双主密封接头的密封性能达到了使用要求。     

钻杆卡瓦牙板齿齿形设计

在实际工况下对钻杆卡瓦牙板齿的变形和受力状态进行测试比较困难,为此采用AN-SYS软件对卡瓦牙板齿进行有限元分析。讨论了不同的钻杆卡瓦牙板齿齿前角、后角和载荷情况下,齿前后边界面应力及齿横截面内应力的分布,并对卡瓦牙板齿与钻杆进行了接触分析,分析结果表明,齿处于受压状态,应力大小与到齿的距离成反比,齿顶受力集中,齿的破坏主要以齿顶磨损为主;齿前、后边界面应力分布呈双曲线。最后给出了钻杆卡瓦牙板齿的设计准则。     

中国石油装备的绿色制造

随着我国工业化、城市化进程不断加快,石油消费将持续保持较高的增长速度,能源尤其是油气资源的供需矛盾将日趋突出.实施全球化能源战略,提高油气产量,满足市场需求,必然会啦动国内石油装备业的增长.就中国石油装备制造业快速发展所存在的一些问题及石油装备的绿色制造作一些讨论.     

深水隔水管-测试管柱系统涡激振动实验研究

在深水测试作业中,隔水管和测试管柱形成双层管柱结构,其在海流作用下发生耦合振动,存在安全隐患。为了研究海流流速对隔水管-测试管柱系统振动的影响,搭建了隔水管-测试管柱系统涡激振动的相似实验装置,开展在不同流速下隔水管-测试管柱系统涡激振动实验。实验中用应变片采集数据,用模态分析法处理实验数据,分析隔水管和测试管柱在横向和流向的应变、频率、位移标准差以及模态特征。结果表明：在海洋环境载荷作用下,隔水管与测试管柱发生接触和碰撞,导致测试管柱产生与隔水管类似的涡激振动,但隔水管的振幅明显大于测试管柱;当流速为0.5 m/s时,隔水管和测试管柱的振幅均显著增加,隔水管-测试管柱系统产生“锁定”现象;随着流速的增大,隔水管流向振动逐渐由较高频率主导,而测试管柱流向振动仍由较低频率主导。研究结果可以为深水测试作业过中隔水管振动的抑制提供参考。     

不同气体产量下水平井完井管柱振动机理的试验研究

为了分析水平井完井管柱的振动机理,研究不同气体产量对完井管柱振动的影响,开展了不同气体产量下完井管柱振动试验研究。应用应变片测试技术采集不同气体产量下完井管柱在水平和重力两个方向的振动应变数据,采用模态分析法处理试验数据,得出管柱振动响应。结果表明：在气井开启初期,由于水锤效应,管柱容易产生较大振动,随着进气量的稳定,管柱振动逐渐减弱;完井管柱弯曲段流速不均匀,其振动较大;由于作用于管柱水平方向和重力方向的力不同,管柱水平方向的振动比重力方向的振动剧烈;完井管柱的振动位移、振动频率和位移标准差均随着气体产量的增大而增大,但在试验工况下,其在不同产量下的模态阶次相同。因此,适当减少气井开关次数、减小造斜处的井斜角以及气体产量有利于减小完井管柱与套管之间的碰撞和磨损,增强管柱的安全性。研究结果可为生产实际中减弱完井管柱的振动提供参考。     

液氮泵内缸套有限元强度与疲劳分析

对液氮泵内缸套进行有限元强度分析和疲劳寿命分析计算,找到危险位置与应力分布状态,对液氮泵缸体的可靠性评价、指导改进设计和正确使用具有重要意义。为此,采用Solid-works Simulation有限元分析软件,对某76 MPa液氮泵内缸套进行有限元强度和疲劳计算,并分析了吸入压力对强度和疲劳寿命的影响。分析结果表明,对该液氮泵内缸套采用无相贯线设计,有效地避免了相贯线的应力集中,静强度足够,整体疲劳寿命满足设计要求。但内缸套最大应力与最小疲劳寿命均出现在内缸套大端台阶边缘处,根据入口压力与强度和疲劳关系曲线认为,适当提高吸入压力可以有效改善内缸套强度和延长其疲劳寿命。     

HYDRIL环形防喷器壳体的有限元分析

用PRO/E Mechanical对FH35-70环形防喷器壳体建模,用ABAQUS有限元分析软件对其受力进行数值模拟。计算结果表明:在105MPa静水压力试验工况下,最大等效应力和最大位移都出现在防喷器壳体环形腔体的最上面区域;在70MPa额定工作压力工况下,最大的等效应力和最大位移也出现在同样位置,最大等效应力小于屈服极限,壳体安全系数为1.21,满足API规范设计要求。     

钻井连续循环系统上卸扣卡瓦卡紧力分析

从钻井连续循环系统上卸扣卡瓦的工作机理入手,弄清了钻杆工作时的受力状态.将钻杆看作厚壁筒,采用弹性力学中的拉美公式求解钻杆内外受压的应力问题.钻杆外表面承受的摩擦力矩,看作圆筒扭转问题进行求解.考虑管壁的变形的影响,解决了钻井连续循环系统上卸扣卡瓦卡紧力的计算难题,给出了上卸扣卡瓦卡紧力的计算公式.实例计算表明采用127或140钻杆进行连续循环钻井,上卸扣卡瓦卡紧力最好取19MPa;为提高钻杆的安全系数,应尽量采用厚壁钻杆;在卡瓦的设计时,可考虑加大卡瓦长度的方法减小卡瓦卡紧钻杆时的卡紧力.该计算方法可以用于指导钻井连续循环系统上卸扣卡瓦的设计.     

O形圈动密封特性的有限元分析

利用软件ABAQUS建立了O形圈的轴对称有限元模型,分析了其在往复动密封中的密封性能,并对其不同工况下的力学性能进行了研究。结果表明:往复动密封中,O形圈主密封面最大接触应力与Von Mises应力的作用位置随运动方向的变化而改变,且大小随时间呈波动变化;速度小于0.25 m/s时,速度对摩擦力与剪切应力几乎无影响;随着摩擦系数、介质压力的增大,摩擦力与剪切应力对速度的敏感性变高;介质压力与摩擦系数对摩擦力与剪切应力影响较大,剪切应力与摩擦力呈同步变化;密封外行程Von Mises应力与剪切应力均大于内行程,更易引起疲劳与剪切破坏;预压缩率增加到一定值时,O形圈在动密封中所受的摩擦力急剧上升,动密封中预压缩率不宜过大。     

液氮蒸发器余热回收系统设计

液氮蒸发器余热回收系统是针对国内油气田开采现场余热回收利用率低这一现状,而开发与液氮泵车配合使用的系统。系统运用PLC控制技术对温度进行控制,对系统实现动态监控,进而实现对整个余热回收系统热量的控制。根据传热平衡方程,对液氮蒸发器的传热特性、静态增益等性能进行研究,得到液氮蒸发器在传热过程中的基本规律,制定液氮蒸发器余热回收控制系统的实验方案。热回收式液氮蒸发技术在该系统中的成功运用,提高系统的可靠性和延长使用寿命。