液压胀管数值模拟

对液压胀管的计算方法进行了回顾,介绍了ANSYS在胀管分析中的应用,并提供了模拟胀管过程及拉脱试验算例。     

管环液压胀形试验关键技术分析及应用

分析了测量钢管横向屈服强度几种常规方法的特点,介绍了相关技术规范中使用管环液压胀形试验获得管环屈服强度的基本技术要求,系统研究了管环液压胀形试验的工装结构、密封设计、周向延伸量测量工具和管环胀形速率控制等关键技术,并成功研制了管环液压胀形试验样机。通过对宝钢HFW焊管X70M级406.4 mm×8 mm和406.4 mm×12.7 mm规格批量试验,获得了管环横向屈服强度,验证了样机的实用性和可靠性。     

液压胀管整形工具的研制与应用

针对油田套管损坏严重,其中由缩颈引起的套损井占很大比例,是套损井修复中需要重点解决的问题,研制了液压胀管整形工具。工具主要包括液压胀管器和分瓣胀管器两部分,它利用液体易于增压和远距离可控性,将液压力转化成机械力对套管进行径向扩张,并可准确控制胀头挤胀力的大小。利用该工具方便、快捷、安全,节省作业成本,已成功地完成B21-10-15井的现场试验,取得了很好的效果。     

采出液脱气除砂一体化内锥式旋流器数值模拟

油田生产中面临多相介质的处理问题,采用单一结构设备实现脱气除砂一体化处理,对于简化工艺、降低压力损耗都具有十分重要的意义。设计了一种内锥式脱气除砂一体化三相介质分离水力旋流器,并对内锥直径、内锥高度等主要结构参数进行了数值模拟和参数优选。通过对旋流器脱气、除砂效果和溢流口与底流口压力损失的数值模拟分析,优选旋流器内锥直径为30mm、内锥高度为96mm。所设计的内锥式脱气除砂一体化旋流器具有较好的分离效果,可有效用于油田采出液的脱气除砂一体化分离处理。     

实体膨胀管数值模拟及膨胀锥锥角优化设计

选择了一种实体膨胀管,对其不同锥角时的膨胀过程进行了详细的数值模拟,研究了膨胀锥锥角与膨胀压力、压力波动、膨胀后半径及轴向缩短量的关系,以期为膨胀锥的优化设计提供理论参考。建模时采用非线性有限元分析软件ABAQUS,膨胀锥为主面,膨胀管内壁为从面。结果表明,随着锥角的增大,膨胀压力和启动压力都逐渐增大,轴向缩短量随着锥角的增大而减小,锥角为15°时膨胀管轴向缩短量约为总膨胀长度的1.7%,综合膨胀压力、膨胀后半径及压力波动,比较理想的膨胀锥锥角为15～17°以及22°。     

双金属复合管液压胀形过程的受力分析

为了分析双金属复合管在液压胀形和拉拔法生产过程中的受力和变形状况,从双金属复合管受力分析的角度,以平面应变假定和理想弹塑性为材料模型,对双金属复合管液压成形过程进行了简化分析,建立了成形过程简化模型和有关力学公式,并验证了试验结果。研究结果表明,未考虑材料加工硬化时,预测结果与试验结果走势一致,且是试验结果的下限;考虑材料加工硬化时,预测结果与试验结果良好符合,所建立的预测公式能给出较好的预测结果。     

油水井液压胀管整形修复工具设计

常规套管整形修复技术存在成功率低、施工风险大和施工周期长等问题。为此,研制了油水井液压胀管整形工具。它由机械锚、胀管增压器和分瓣式胀管器等组成,可将井口液压力转化成机械力,作用于分瓣式胀管器的分瓣锥体上,变形套管在分瓣锥体径向扩张力的作用下膨胀,发生塑性变形,进而复原。地面试验表明,油水井液压胀管整形工具能够完成既定的动作,具有很强的修复功能。     

幂强化材料的液压胀管残余接触压力理论解

液压胀管是利用管子与管板在内压作用下产生弹塑性变形之差异,将二者紧密结合在一起,管子与管板间残余接触压力与其连接强度密切相关。根据Hencky形变理论和Mises屈服准则得到液压胀管残余接触压力理论解。采用有限元方法对典型材料和结构的管子与管板连接过程进行了模拟,得到接头的残余接触压力。将提出的理论解与有限元解及其他理论解做了比较,结果表明提出的理论解最为接近,其原因是考虑了材料的应变强化,一般金属材料具有幂律型应变强化特征,材料性能对胀管接触压力有显著影响,采用理想塑性假设得到的估算结果有较大误差。     

15CrMo实体膨胀管最优锥角有限元分析

利用有限元分析软件,根据弹塑性有限元接触问题的相关理论建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型。对壁厚6mm的ф108mm管进行膨胀过程的计算机模拟,着重研究在不同膨胀率下,膨胀锥角与锥体完成胀管所需的液压力的变化关系;确定不同膨胀率下所需的液压力最小的锥角值,即获得最优的锥角;研究了最优锥角下膨胀管的力学性能,通过参数优化设置,为现场应用提供理论依据。     

液压胀接研制新工艺与应用

本文从换热器使用中换热管与管板连接接头，因为胀管率控制不当，而带来接头曳漏较普遍这个问题，从而介绍了液压胀接新工艺特点、液压胀接原理、胀轴的设计、胀接压力的选定以及液压胀接操作情况。重点阐述了液压胀接工艺模拟试验和液压胀接在换热器管子与管板胀接中应用优越于机械胀接。     

波纹管管内流动规律与数值模拟研究

鉴于国内外对波纹管换热器的流动和传热特性局限在实验研究和理论研究的现状,提出采用数值模拟方法对换热管管内流场和温度场进行研究。采用有限体积法对控制方程组进行离散化,应用二阶迎风离散对流项,应用SIMPLE算法进行压力修正。结果表明,在相同当量直径和雷诺数条件下波纹管比光管具有更好的传热作用和协同作用;波纹管的尺寸参数φ对其强化传热具有显著影响;由于波纹管在其波峰、波谷处产生二次涡流破坏与扰动边界层,其在较低的雷诺数下就能提前达到湍流流动,所以波纹管具有节能和防垢作用。     

内导流筒折流杆浮头式换热器冷凝效果研究

对内导流筒折流杆浮头式换热器中不同结构管束的冷凝传热试验研究表明 ,在适宜的气速下 ,折流杆换热器比折流板换热器壳程传热系数提高 1倍以上 ,压降降低 5 0 %左右 ,综合性能指标αo/Δps 提高 2倍以上 ,且气速愈高冷凝效果愈好 ,说明将GB 15 1所规定的内导流筒浮头式换热器的折流板管束改为折流杆管束是行之有效的。     

宝北背斜逆断层形成数值模拟研究

宝北地区的三级断层使油层分布和油水关系复杂化,直接影响了砂体分布及注采连通状况。该区三级断层全部为逆断层,受挤压应力作用形成,储层中岩屑含量高,断层封闭性强,因此在原始状态下,三级断层对油气分布起到局部控制作用。针对宝北背斜构造特点,提出了冲起构造模式。利用区域地质构造研究成果、地球物理成果和精细地层对比资料．建立三维地质模型、力学模型和三维有限元数值模型,并采用大型非线性三维有限元数值模拟软件MARC进行构造数值模拟,从理论上解释了区内逆断层形成的力学机制、组合形式及分布规律。     

连续管水力喷射压裂机理与试验研究

面对我国日益增加的"多井低产"问题,连续管水力喷射压裂技术作为一项能够有效提高单井产量的新技术而备受关注。依托国家863计划的重点课题,探索了连续管水力喷射压裂机理;基于孔内压力分布的数值模拟,验证了水力射流射入孔内的增压作用与水力封隔作用导致孔内压力升高的作用机理,分析了主要参数对孔内压力分布的影响;以连续管管径为重要特征参数,提出了连续管水力喷射压裂3种作业方式。基于试验研究,验证了连续管水力喷射压裂机理和数值模拟计算结果,认为在相同喷嘴压降下,孔内压力随着围压增加近似于呈线性增大;在井眼垂深较大、地层破裂压力较高时,推荐使用高一些的喷嘴压降,以获得更好的增压作用与水力封隔效果;对于连续管水力喷射压裂,通常采用管径不小于50·8mm(2英寸)的连续管。     

结构形式对椭圆扁管管内传热与流阻性能影响

利用数值模拟方法结合场协同理论,对直椭圆扁管、单向螺旋椭圆扁管和变向螺旋椭圆扁管管内传热与流动情况进行了数值模拟计算和理论分析,比较研究了不同的Re、Pr下,3种椭圆扁管的管内传热与流阻特性。结果表明,单向螺旋椭圆扁管和变向螺旋椭圆扁管与直椭圆扁管相比有很好的强化传热性能,而变向螺旋椭圆扁管要比单向螺旋椭圆扁管的强化传热性能更好。在管内流体具有高Pr及低Re的条件下,2种螺旋椭圆扁管的强化传热效果显著,可作为很好的强化传热元件应用于工程实际中。     

新型结构溢流管水力旋流器模拟分析与实验研究

应用计算流体动力学方法对新型结构溢流管水力旋流器进行数值模拟分析,观察其流场特性,并将其与常用溢流管水力旋流器进行比较。通过实验研究,测定和分析新型结构溢流管在不同操作参数下的分离效率及压力损失,为水力旋流器溢流管结构优化提供依据。     

水平井定向射孔裂缝起裂与穿层特征数值分析

为了探索水力裂缝的起裂形式和受控因素影响以及水力裂缝扩展至产层隔层界面处的穿层特征,运用基于有限元的数值模拟方法建立数值模型对其进行分析和研究,重点探讨了压裂双裂缝形成的可能性和条件,模拟了裂缝延伸至产层与隔层界面处的穿层现象。结果表明,地应力差和射孔方位角对压裂裂缝的起裂形式影响显著,地应力差越大,则裂缝从射孔方向起裂的可能性越小,方位角越大,从射孔方向起裂的可能性也越小,此时若水泥环失效,裂缝可从井壁大主应力方向起裂;若满足岩层物理力学与压裂条件,裂缝同时从射孔方向和井壁大主应力方向起裂的双裂缝起裂形式是可能的;在裂缝延伸过程中,产层与隔层弱胶结界面可使裂缝钝化或滑移成“T”型裂缝,弹性模量较小的隔层有利于裂缝穿层并继续延伸。数值分析结果可对水平井射孔参数优化及水力压裂施工提供些许参考。     

油井水力压裂流-固耦合非线性有限元数值模拟

基于多孔介质流固耦合的控制方程,推导了相应的非线性增量有限元列式,并采用以节点位移和孔隙压力为自由度的黏结单元来模拟水力损伤造成的预设裂缝的起裂和扩展,在此基础上建立了油井水力压裂的有限元模型。在该模型中考虑了压裂液的黏性系数和支撑剂的体积浓度随时间变化,所有参数均采用现场压裂的数据。通过数值模拟,得到了缝口压力、射孔孔眼摩阻、沿程摩阻、井筒内液柱静水压力和地面井口压力随压裂时间的变化规律,并给出了“压裂作业三条线”,模拟得到的“压裂作业三条线”与现场压裂实测结果吻合良好。     

带孔型锥型分布板结构对流化床内流动特性影响

针对现有技术对分布板流化床内部流动情况难以测量的问题,建立了三维流化床双欧拉流体模型,采用Realizable k-ε湍流模型与Godaspow拽力模型对不同开口角度带孔型锥型分布板流化床流动特性进行数值模拟计算.结果表明,带开口角度锥型分布板流化床比平面分布板流化床内近壁面固含率更低,且锥型分布板流化床内流体更倾向于...