叶片式旋风管流场数值模拟研究

为完成天然气输送中的净化,探究含杂质天然气在旋风分离器中的流动和分离规律,以常温下的甲烷气体近似替代天然气作为研究对象,运用数值模拟方法对叶片式多管旋风分离器中单管流场的压力、流速和湍流情况进行了分析。数值模拟计算结果表明:1叶片式旋风管主筒内的外旋流压强较高,内旋流压强较低。整个旋风管中心处的压力最低,横切面压力变化呈近似V型分布。2从入口到出口,单管压降约为5.3kPa。3横切面速度值沿轴向变化不大,成驼峰状分布。4湍流动能集中于主筒的环形空间中,湍流动能耗散率比较高的区域则分布于排气口处和主筒较小的环形区域内。5排气管入口处气流速度最大,容易引发气流短路与扰流。模拟分析的结果总体上与工程实际测量吻合较好。     

定向穿越管道的挤毁失效及其防护装置的设计

定向穿越敷管技术由于其特殊优势,被越来越多地应用于油气管道敷设,但复杂的地质条件又极易导致穿越管道挤毁失效,对油气输送安全造成严重威胁。为此,针对复杂地层中穿越管道的挤毁失效行为,分析了其失效原因,主要是由孔壁失稳、地层沉降和地下水渗流等所导致的。进而基于管材非线性及管土耦合作用,建立了无缺陷和凹陷穿越管道的挤毁数值计算模型,并对其挤毁行为进行了研究。结果表明:①无缺陷管道与凹陷管道的挤毁失效模式不同,完整穿越管道的挤毁过程可分为6个阶段,管道横截面经历了椭圆形、"新月"形、"葫芦"形及"8"字形变化过程;②而凹陷管道的挤毁过程可分为5个阶段,管道横截面经历了"心"形、"新月"形、"葫芦"形及"8"字形变化过程;③围土压力越大,管道的挤毁失效后果越严重。最后,设计了一种结构简单、易于操作且具有自主知识产权的定向穿越管道用防护装置,可以有效降低管道发生凹陷、挤毁等失效的概率,延长管道使用寿命,可用于穿越危险地层的油气管道防护。     

长胶筒在水平井酸化管柱中的可行性分析

针对目前水平井酸化施工中缺乏完整的工艺措施和配套安全、可靠、高效、适用的井下工具等问题,提出了采用长胶筒实现水平井酸化施工的密封、锚定、支撑功能的新思想,并开展了其工作机理研究。利用ABAQUS有限元分析软件,完成了摩擦因数f=0.1～0.6情况下,长胶筒在水平井施工工况下的有限元分析。分析结果表明,该长胶筒在水平井酸化施工作业中基本满足要求。     

地层塌陷作用下埋地管道应变响应分析

为研究地层塌陷对埋地管道力学性能的影响,基于薄壳大变形和管土耦合作用,应用有限元软件对地层塌陷后未形成悬空的X65管道应变响应进行数值模拟,分析地层塌陷量、管道壁厚、埋深及地层土体性质（弹性模量、泊松比和粘聚力）对管道应变响应的影响规律。结果表明:管道的挠曲变形和轴向应变随着塌陷量的增大而增大,随着壁厚的增大而减小;上覆土粘聚力较大时,管道挠曲变形随着埋深的增加而减小;而当上覆土粘聚力较小时,管道挠曲变形随着埋深的增加而增大。地层土体泊松比对管道变形和应变影响较小;管道挠曲变形和轴向应变随着土体弹性模量和粘聚力的增大而增大,但不同地层沉降量下的轴向应变变化规律不同。     

轴向载荷对牙轮钻头螺纹锁紧环联接性能影响的分析

在新型牙轮钻头上，螺纹锁紧环代替了原来的滚珠。起锁紧牙轮、防止牙轮脱落的作用。文章采用弹塑性接触有限元法，利用ANSYS有限元分析软件，将材料的非线性和状态非线性耦舍求解，同时，考虑了轴向载荷时螺纹锁紧环螺纹联接性能的影响，通过分析计算得出了各螺纹牙面的接触压力、轴向位移和Von Mises应力的分布情况，为螺纹锁紧环的设计提供了理论依据。     

等壁厚螺杆钻具定子螺旋槽拉刀设计

围绕等壁厚螺杆钻具定子螺旋槽的加工问题,在分析了螺杆钻具定子螺旋曲线的特点及加工方法的基础上,确定采用铣削加工进行粗加工,然后采用拉削进行成形加工的方法进行螺杆钻具定子螺旋槽的加工,并对拉刀进行了设计计算.     

牙轮钻头螺纹锁紧环连接性能影响分析

在新型牙轮钻头上,螺纹锁紧环代替了原来的滚珠,起锁紧牙轮、防止牙轮脱落的作用。采用弹塑性接触有限元方法,利用大型有限元分析软件ANSYS,把材料非线性和状态非线性耦合求解,考虑了轴向载荷对螺纹锁紧环螺纹连接性能的影响,通过分析计算得出了各螺牙面的接触压力、轴向位移和Von Mises应力的分布情况,为螺纹锁紧环设计提供了理论依据。     

高压井控楔形节流阀三维流场模拟及阀芯失效分析

井控节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,直接关系到压井的成败。根据节流阀实际流场情况,建立了楔形节流阀三维有限元模型,并基于流体动力学理论,运用流体分析软件对高压井控节流阀内的三维流场进行了模拟,得出节流阀内部流场分布规律及特点。结果表明,由于内部流体的高速流动,阀芯在楔形面沿轴向处以及前端处会首先发生冲蚀失效。将该分析结果与现场阀芯失效的实际情况进行了比较,结果非常吻合。     

基于Pro／E的弯管注塑模具设计

工业的突飞猛进。带来了塑胶工业的欣欣向荣。也促进了塑胶模具工业的蒸蒸日上。利用Pro／E模具设计模块对弯管进行注塑模具的设计,不但使模具设计的周期缩短,也节约了成本。且从设计到制造的过程中保持了数据的正确性,从而提高了产品的质量。     

油气井井漏井壁与波纹管接触应力分析

基于钻井过程中的波纹管堵漏技术,采用有限元分析方法对与井壁接触情况下的堵漏波纹管膨胀过程进行了研究。模拟了井眼中波纹管的膨胀变形,得到了波纹管施工加压膨胀和井壁接触过程中的等效应力分布云图、波纹管的位移、应力变化规律,以及波纹管膨胀后和井壁的接触状况。波纹管加压膨胀变形过程中,其应力、应变对应于管体几何形状呈对称分布,管体各处的等效应力和应变不同。波纹管并非在全周长上与井壁发生接触,部分弧段没有接触压力。膨胀内压增加时,接触区域扩大,接触压力有明显升高。井壁只在波纹管与其最先接触点,以及随后接触的波峰顶点处会出现较高的Mises应力。该方法为油气井钻井过程中出现的井漏波纹管堵漏施工时膨胀内压的确定提供了依据。