深水钻井隔水管与地层管柱耦合力学分析

在深水钻井作业过程中,隔水管的安全对整个钻井过程至关重要。为了研究钻井系统在复杂海洋环境以及海底地质条件下的力学行为,综合考虑了海流载荷、海底地基反力、张紧力以及平台偏移量等因素,建立了隔水管与井口系统耦合的力学模型。采用解析法和有限元法结合,对力学模型进行了求解,并分析了张紧力和平台偏移量对隔水管和地层组合管柱力学行为的影响。分析结果表明:随着平台偏移量的增大,隔水管与地层组合管柱的横向位移相应增大;增加张紧力可以减小隔水管和地层组合管柱的横向位移和截面弯矩,有利于隔水管的稳定。研究结果对深水隔水管钻井作业具有指导意义。     

焊接工艺对Inconel 718镍铬基合金管结构环焊缝残余应力和变形影响的有限元分析

采用等离子柬焊(PBW)和钨极惰性气体保护焊(TIG)方法对大口径镍铬合金石油管道环焊缝进行打底焊接,采用数值模拟方法分析了两种打底焊接工艺下,焊缝及其邻近区域的温度场、残余变形和残余应力的分布.数值模拟时,根据两种焊接工艺的热源特点,选用不同的热源模型进行计算;同时考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响.结果表明,采用PBW能够得到深而窄的焊缝截面,残余应力和残余变形都比TIG打底焊缝小.     

摩托车后平叉CO2保护焊接过程残余应力和变形的有限元预测

基于焊接过程有限元分析理论,考虑材料随温度变化的热物理性能和对流、辐射换热边界条件,应用SYSWELD焊接专用有限元分析软件,对摩托车后平叉CO2保护焊接全过程进行了数值仿真,分析了焊接过程瞬态温度场的演变,预测了焊接结构冷却至室温状态时的残余变形和残余应力分布,并进行了理论分析.     

自动猫道起升系统动力学模型与分析

在对钢丝绳拉升式自动猫道进行现场试验时发现钢丝绳载荷波动明显,无法完成目标重量管柱的起升.为此,分析了钢丝绳拉升式自动猫道的结构与运动特性,并基于达朗贝尔原理建立了自动猫道的动力学模型,采用MATLAB软件进行数值求解并分析了基座上挡块与坡道底端的距离、移送臂与支撑臂的铰接位置、支撑臂长度对钢丝绳载荷的影响,分析得出将基座上挡块调整至坡道底端、合理降低支撑臂长度能有效降低起升过程所需钢丝绳拉力.依据分析结果调整自动猫道结构尺寸后进行现场试验,液压绞车的最大起升油压下降超过2 MPa,自动猫道机起升能力得到提高.该分析与实验结果可为钢丝绳拉升式自动猫道结构设计与优化提供指导.     

单弯螺杆造斜能力预测和现场数据验证

造斜率预测是井眼轨迹控制技术的基础和重要组成部分,利用几何相似原理对具有初始结构弯角的梁柱进行了等效处理,综合考虑井眼几何参数(井斜角、井眼曲率)、钻具组合结构参数(弯角、稳定器直径和位置等)、钻井参数(钻压)等各种影响因素,运用纵横弯曲法建立单弯螺杆力学模型。以单弯螺杆单稳器钻具组合为例,分析了螺杆弯角、井眼曲率、钻压、稳定器直径等参数对侧向力和极限造斜率的影响。结合须家河组地层的特点,运用极限曲率法计算了造斜率,并结合现场数据对模型进行了验证,指导钻具组合设计。     

气体钻井连续循环短节主通阀的设计与分析

气体钻井连续循环短节主通阀可能会遇到阀本体强度失效、阀球转动失效和密封失效等问题。对气体连续循环短节主通阀阀球进行了力学分析,计算出靠人工转动阀球打开主通阀时阀体上、下所需的压力差。对主通阀阀体进行了局部三维分析,分析结果表明,最大应力出现在4个上开口挡圈与阀体的作用面上靠近凹槽根部,最大应力达192.8 MPa,满足强度条件。对主通阀密封进行了设计和计算,主通阀在内、外压差从5 MPa到35 MPa的变化过程中,主通阀的密封副所受作用力都大于密封面必须作用力,保证了所设计的主通阀满足密封性能要求。     

基于时变结构可靠度的算子级数法及在结构耐久性问题上的应用

提出了时变结构可靠度分析的算子级数法。利用算子级数法来计算得出时变结构的功能函数随时间t变化的k阶原点矩,再转换为k阶中心矩。然后,用格拉马—沙尔勒叶级数拟合功能函数的概率密度函数,利用求积分的方法求出失效概率。该方法用于分析结构耐久性问题上,可以为基于可靠性的结构评估和寿命预测及剩余寿命预测提供依据。     

修井机大钩位移和载荷的检测计算

修井机大钩位移和载荷的检测对于保证修井过程中的安全起着重要作用。目前大钩位移和载荷测量主要存在传感器布局不合理、自动化程度低及测量计算方法不合理等,导致测量误差大。根据修井机的结构特点和大钩复杂的工作状况,设计了大钩位移和载荷的测试系统,推导了大钩位移和载荷的计算方法,提高了大钩位移和载荷测量的准确性和修井机的安全性。     

过程装备与控制工程专业课程设置调查分析

为了适应现代过程工业的发展需要,培养具有竞争力的高素质创新性人才,本文对过程装备与控制工程专业课程设置做了学生问卷调查和分析,主要包括开设课程、安排顺序和实习实践形式等内容。通过了解本专业学生的学习现状和需求,制定更加合理有效的课程体系,这也是为人才培养计划修订做准备。     

高造斜井眼控制工具主轴力学分析与试验研究

综合考虑了高造斜井眼控制工具外壳和主轴的相互作用,推导出钻头偏转角和主轴变形轨迹与外壳刚度、主轴刚度及工具的结构参数相关的计算公式,建立了主轴在静态条件下的力学模型。通过模型计算得出钻头偏转角θ2=0.653 5°。利用高造斜井眼控制工具的试验台架进行试验验证,试验测得钻头偏转角θ2=0.638 9°。试验测得的数据与理论推导的数据非常接近,由此验证了所建力学模型的合理性。