复杂结构井钻压值的有限元数值计算

通常,钻井过程中钻杆自重生成的钻杆轴向力即钻压的计算是通过解析方法计算的.由于接触条件复杂,钻杆与井壁及套管接触产生的摩擦力一般通过简化的经验系数计入.随着水平井等复杂结构井的普及,解析方法得到的钻杆轴向力的结果误差逐渐明显,不能满足实际需要.因此,采用三维有限元法计算钻杆自重生成的钻杆轴向力即钻压值.模型采用管单元模拟套管和钻柱,并在钻杆与井壁之间设置专门模拟管-管相互作用的ITT摩擦接触单元,判断钻柱与套管和井壁的接触状态,可以准确计算钻杆全长沿井轴方向的轴向力、轴向摩擦力及其引起的钻压变化.在钻杆全长的整体力学行为的有限元计算中,还可以考虑钻杆的屈曲问题.结果表明:有限元法是正确设计钻压的有效理论工具.该数值结果为正确设计钻杆尺寸、得到理想的钻压值提供成功的例子.     

小波包能熵谱和证据融合推理的电梯急停诊断

采用加速度时域信号的峭度系数和小波包变换后的频域信号能熵谱定义特征向量,获得证据融合法推理证据;利用测试样本统计得到特征值区间数;基于待测样本特征值与区间数之间的距离设计相似度,并归一化得到证据的基本概率分配函数;而后对证据进行时空融合得到证据融合合成规则,并采用可信度分配函数进行证据融合推理诊断;最后开展电梯实测实验,利用3层sym8小波包变换和9个证据对急停进行诊断。实验表明,该方法电梯急停故障诊断的准确率大于98%。     

超深高温高压气井完井含伸缩管测试管柱的应力与变形特征

塔里木盆地MJ4井测试管柱长6 617 m,测试时井底压力为101.63 MPa,完井作业过程中管柱出现了塑性变形问题,迫切需要准确地确定管柱塑性变形究竟发生在完井作业的哪个阶段。为此,采用三维有限元分析方法,结合MJ4井坐封、压裂和试油3个典型的载荷工况,对管柱的变形和轴向应力分布进行了数值计算,总结了含伸缩管的完井测试管柱力学行为计算流程。研究内容主要包括:①提出了具有伸缩管的油管柱系统中伸缩管的伸长与闭合状态的判断依据,并给出了相应的计算原理和计算公式,计算了MJ4井油管柱伸缩管的伸长—闭合状态;②给出了水力锚咬合不良产生的封隔器环空附加压差载荷的分析计算方法,模拟了其对管柱系统变形行为的影响,指出了附加压差载荷对管柱的塑性屈曲变形有着重要的影响;③计算模型引入了侧向屈曲变形的限制,从而间接考虑了接箍刚度对屈曲变形的影响,计算分析了油管柱在各种载荷共同作用下的变形情况,得到的数值结果显示与观察到的变形现象相同。研究结果表明,MJ4井管柱的塑性变形发生在压裂改造施工阶段,各种形式的液体压力载荷及重力载荷是塑性变形的主要原因。结论认为,含伸缩管测试管柱的力学计算模型可作为优化施工和管柱系统结构设计的重要理论工具和分析手段。     

关于水系超细（含纳米）YSZ粉体颗粒的表面聚合及分散研究

提出的在陶瓷粉体颗粒表面吸附有机物单体（如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯胺、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮等单体）分子,然后加入适当的引发剂,在球磨分散过程中,由于球磨子的碰撞,可将能量传递给吸附在颗粒表面的引发剂,从而引发单体在颗粒表面的聚合,形成只有链轨构象而没有链环构象的分散方式,不会造成桥连及絮凝,并消除粉体颗粒的个体表面差异,从而有利于制备高固含量的稳定均匀分散的流延浆料。     

外加微波作用下Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9的制备研究

用Pechini法制备的Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9在600℃时,立方萤石相己基本形成;在Pechini法的基础上外加微波场作用,制备的粉体粒径分布在14～16 nm之间,经1400℃烧结,烧结致密度达到96.5%,1600℃焙烧4h时,样品的烧结致密度达到99.3%。采用Pechini法(R=1.5)制备的粉体,经1400℃烧结其烧结致密度为理论密度的87%(1600℃时为96.2%)。采用外加微波场作用下制备的粉体具有更小的粒径和高的比表面积,其烧结驱动力要大于热场下Pechini法制备的粉体,能够在相对较低的烧结温度下获得很高的烧结致密度。     

胶刮的选用和维护

在网印工艺中,刮墨刀是印刷的重要器材.其中胶刮是刮墨刀的主要材料,它的性能将影响到最终产品的质量.     

致密砂岩油层改造压力作用下双筒液压封隔器弹塑性承载能力三维数值分析

采用三维弹塑性有限元法,对双筒液压封隔器在油层改造压裂液压力作用下的变形行为进行计算和分析,得到在给定的工作压力下封隔器心轴各处的应力分布和塑性应变分布.主要的结论有:(1)在给定的95 MPa(13 775 psi)的压力下,最大等效应力达到102 MPa(14 800 psi),远远超过初始塑性屈服极限,表明结构中部分材料点进入塑性变形状态.(2)等效塑性应变的最大值为1.6%,分布在螺纹沟槽的底部.穿压孔两侧有明显的塑性变形区.(3)当载荷达到额定工作压力95MPa(13 775 psi)的60%时,应力开始达到初始塑性屈服极限,塑性应变开始出现,其出现的区域部位处于螺纹沟槽底部,环向位置大致在2个穿压孔中间位置上.该数值分析结果可为封隔器液压承载能力的确定提供参考.     

高温高压气井多封隔器管柱完整性分析方法及应用实例

为了分析计算多封隔器管柱的力学行为并评价封隔器的完整性,以压裂施工载荷工况下的双封隔器管柱系统的完整性为研究对象,提出了管柱力学全长分析与封隔器芯轴三维有限元分析结合的综合分析方法,并给出了相关的分析计算流程。以塔里木盆地迪西1井的弹塑性力学分析为例,首先对整体管柱全长进行了三维有限元分析,求取在管柱各处的应力分布;然后采用三维实体单元分析封隔器芯轴的局部结构中的应力分布与塑性应变分布,判别双封隔器管柱作业的安全性。研究结果表明:①在重力、液体压力和温度应力的作用下,管柱各处的轴向应力状态为拉应力,处于弹性应力范围;②在管柱轴向应力和液体压力共同作用下的芯轴发生了明显的塑性变形;③为了缓解压裂施工导致的温度下降引起的轴向拉应力过大的现象,应在两个封隔器之间加装伸缩节。结论认为,该方法用于分析多封隔器管柱得到的变形及应力分布数值结果与实际情况能很好的匹配,证明了该方法的有效性和实用性。     

完井作业油管柱失效的力学机理——以塔里木盆地某高温高压井为例

塔里木盆地某高温高压井井深约7 000 m、地层温度180℃、地层压力120 MPa,该井在完井作业中发生两处油管工厂端丝扣根部断裂的工程问题。如何从管柱变形与应力变化进行解释并提出应对措施,进而保证管柱完整性和保障安全生产是一个值得讨论的问题。为此,采用有限单元法进行管柱的三维力学数值分析,建立起三维有限元管柱力学模型,模拟完井作业中下封隔器坐封、压裂、测试3个工况下的管柱结构变形,分析管柱系统的位移和应力的变化规律,进而基于疲劳强度计算的理论公式得出了疲劳安全系数的计算公式。研究结果表明:(1)依据该井完井管柱各处的轴向应力有限元数值计算结果,得到了各弯曲应力部位的疲劳安全系数值;(2)测试作业各油管段的疲劳安全系数都大于3,属于安全状态;(3)断裂的2段油管疲劳安全系数值分别为1.99和1.11,处于预警区,而其他管段的疲劳安全系数均大于1.99,属于安全区。结论认为,该方法为具有类似结构的超深高温高压井的管柱力学设计提供了有效的分析手段。     

基于干扰观测器的级联气动肌肉肘关节滑模控制

肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采用PID控制、滑模控制和基于干扰观测器的滑模控制对肘关节位置跟踪进行仿真和实验,在仿人手臂末端夹持半瓶矿泉水作为负载和外界不确定性干扰,测试3种控制算法的性能。仿真和实验结果表明,基于干扰观测器的滑模控制位置跟踪精度和鲁棒性均优于滑模控制和PID控制。