高温蒸汽管道复合保温结构厚度优化

为了达到高温蒸汽管道保温的经济性，要求保温工程投资年分摊费用与年维修费用之和不超过每年节省燃料的费用。因此，最经济的保温层厚度是指在给定管径和保温材料的条阵下，不同保温厚度时，对年散热损失费用、保温工程投资的年分摊费用、年维修管理费用的总和(年总工作费用)加以比较，年总工作费用为最低值时对应的保温层厚度，称为“最佳经济厚度”，其基本原理如图l所示。     

油气管道用大口径三通结构分析及优化

油气管道用大口径三通通常采用拔制方式制作。在内压及管道应力的作用下,三通相贯线部位容易产生应力集中,其内、外圆弧角对改善三通的受力状况起着重要的作用。采用ANSYS软件中的线弹性分析方法,对三通内圆弧角半径、外圆弧角半径与最大等效应力及最大变形的关系做了详细的分析计算,并对三通的外圆弧角半径进行了优化,有效地提高了三通的承载能力。     

管道跨越结构成桥状态后力学分析

管道跨越悬索结构作为一种重新认识和开始大量修建的输气管道跨越结构,有其自身的优点和缺点。着重从挠度理论出发研究其力学特性,详细推导了悬索跨越结构挠度理论基本微分方程,在此基础上介绍了各内力影响线的求解思路。基于此,采用动态规范法加载原理编制了挠度理论计算程序,通过实际的桥跨结构进行数值模拟,同时对该结构采用SAP2000桥梁专用分析程序进行分析,把计算结果与SAP2000程序分析的结果进行比较分析。结果表明,采用该理论结果与有限元理论的数据结果较接近且偏于安全,特别适用于中小跨度悬索管桥的设计及大跨径悬索管桥的初步设计。     

高压蒸汽管道绝热结构试验研究

根据多年室内试验研究及工程试验研究结果，确定高压蒸汽管线绝热结构为：复合硅酸盐涂料＋复合硅酸盐卷型材＋复合硅酸盐涂料＋防水层＋保护层。绝热结构设计除符合减少散热损失，满足工艺要求等基本原则外，还必须考虑其经济性，在绝热结构各层材料确定以后，关键是确定绝热层的经济厚度，其计算公式。     

油气管道结构全寿命周期可靠性优化方法

对油气管道结构的优化设计方法进行了新的探讨,得到了以油气管道结构生命全过程的动态可靠性为约束,以油气管道结构初始投资、失效损失和维修加固费用之和为目标函数的油气管道结构优化设计表达式。该方法对油气管道结构的设计和管理具有一定的参考价值。     

基于概率论的油气管道腐蚀安全评估与维修优化

对在役油气管道系统的腐蚀缺陷进行安全评估,量化其结构性能的衰减程度,可为优化维修决策方案提供依据。为此,综合考虑管道服役期内检测与维修活动的影响以及检测数据、管材特性、工作载荷和腐蚀增长率等不确定性因素,通过将概率论引入油气管道腐蚀评估领域,提出了一种油气管道腐蚀评估和维修优化模型。该模型可用来优化管道的检测周期及维修,使其满足目标可靠度要求。针对管道维修后的失效概率需要重新确定的问题,提出了一种近似方法,并运用MonteCarlo模拟并验证其准确性。实例表明,该模型用于油气管道腐蚀评估和维修优化是可行的。     

海洋管道沉放过程力学计算及方案分析

基于海洋管道沉放的工程实际,建立了管道海上对接沉放的计算模型。确定了不同的沉放方案,并对不同方案的管道沉放形态、弯矩及应力进行对比分析。分析结果表明,沉放过程中管道应力变化复杂,吊缆释放的不协调极易导致出现局部应力峰值;管道沉放完成后的最终形态和弯矩分布对沉放过程十分敏感,沉放方案微小的差别会导致截然不同的沉放结果。在管道下放初期,应以工程船的侧移为主,均匀的下放策略将导致管道水平面内变形较小,曲率过大,从而造成弯矩增加;在侧移后期,应稍微减慢吊缆2的下放速度,这样可以使上弯曲管道的变形曲率减小,避免最大弯矩发生在对接口处;工程船侧移距离不宜过小,太小的侧移距离会导致管道偏移长度减小,从而增大对接口和下弯区管道的变形曲率,导致对应的弯矩增加。     

适用于导管架拆除的新型通用吊装卡具分析

根据潜在拆除市场导管架的特点,设计一种新型通用吊装卡具用于导管架拆除。该卡具在陆地预制,海上安装无须焊接,可反复利用。以2种方案为例,论证该卡具设计的可行性,分析其适用的导管架范围。通过软件计算论证新设计卡具的结构形式切实可行、安全可靠,并分析其经济性和可操作性。结果表明,该卡具的安装工作量更少、经济性更高、适用性更强。该新型通用吊装卡具已申请专利,今后将广泛应用于导管架拆除市场。     

冲击荷载作用下埋地管道基于应变的力学分析

随着管道的设计压力、铜级和口径的大幅度提高以及敷设环境向恶劣地区扩展,传统的应力设计已经不能完全满足工程需要．为此介绍了应变设计的理念,并且与传统的应力设计进行了比较。研究了冲击荷载的作用机理和对管道的危害,提出了冲击荷载作用下的最大应变计算方法,给出了临界环向屈曲应力．编制了表面荷载作用下埋地管道的校核程序,通过算例介绍了使用该程序计算管道受力情况的方法。     

土体塌陷作用下埋地管道力学分析研究现状

土体塌陷是危害天然气管道安全运行的地质灾害之一,在研究土体塌陷对埋地天然气管道的作用机理以来,各种研究方法和模型都有着不同的优点与缺陷。在调研、分析大量国内外相关研究的基础上,以塌陷区埋地天然气管道为对象,对土体塌陷作用下管道力学响应的研究方法进行对比分析。研究结果表明:理论解析研究具有概念简单、计算方便、便于工程应用等优点,但其通常对管土参数及边界条件进行假设或简化,因此计算结果的可靠性还需进一步验证;数值模拟研究弥补了理论解析法无法解决复杂非线性问题的不足,同时避免了苛刻试验条件造成的研究难度,但对于单元生死技术的应用以及岩溶塌陷等特殊地质灾害的研究有待进一步完善;现有试验分析研究主要集中在非金属管道上,但其在塌陷模式、土体性质、管道敷设等方面仍与实际工况存在一定差异,且在全尺寸模型试验等领域还需进一步研究。     

接桩卡具的设计及受力分析

随着我国海洋石油工业的迅速发展,对海洋平台的桩基础提出了更高的要求,目前海工结构物的钢管桩基础具有桩径大、桩身长的特点,在海上进行接桩施工是海洋平台建造和安装中不可缺少的工序。针对海上接桩施工的特点及其面临的实际问题,结合某实际工程介绍了一种实用的接桩卡具,并对这一卡具的设计方法及受力特点进行了详细的分析。实际应用表明,该卡具的使用效果良好,具有通用性并可反复使用。     

无接箍隔水导管接头结构设计及力学特性分析

无接箍隔水导管接头以其优良的工作性能被广泛应用。由于无接箍隔水导管接头螺纹啮合面的非线性,常用的二维接头模型不能满足其复杂的力学分析要求。根据在东海某扣型无接箍隔水导管接头的CAD设计模型,建立了考虑螺纹升角的不同径向尺寸、不同螺纹头数的三维有限元计算模型,分析了无接箍隔水导管接头的结构特点和应用前景。通过上扣转矩、弯矩、轴向拉力等载荷的施加与计算,得到与二维有限元模型不同的计算结果。无接箍隔水导管接头的应力分布不均匀,并且螺纹头数越多,应力极值越小; 探讨了在不同载荷组合下,应力极值出现的位置。可为无接箍隔水导管接头的选择提供参考。     

连续管注入头夹持块结构优化研究

注入头是连续管装备中控制连续管上提和下注的主要装置,而夹持块是注入头与连续管直接接触的关键部件,结构合理的夹持块不仅能满足注入头作业质量要求,而且对连续管的伤害也较小。以夹持块和连续管的接触模型为研究对象,探索夹持块结构参数与连续管应力和变形之间的变化规律。研究结果表明,夹持块采用圆弧形结构可减轻对连续管的伤害,圆弧形夹持块的组合式设计可缩短其更换而造成的停工时间;当夹持块圆周包角在160°～175°、内径在88.75～88.90 mm范围内取值时,连续管的应力和变形情况均较好,夹持块的夹持能力也较强,能够收到较好的优化效果。     

自动夹紧安全阀校验装置

介绍了一种使用自动夹紧系统的实用安全阀校验装置,详细说明了该装置的结构、流程及特点,并给出了有关计算数据。     

失效分析促进了钻杆结构设计优化

通过钻杆内加厚过渡带,内壁腐蚀,接头台肩,扭矩台肩等出现大量失效后进行的结构设计优化案例,有力地说明了失效分析在钻杆构件结构设计优化中所发挥出的重要作用,极大提高了钻杆质量和使用寿命,促进了钻杆标准的修订,有效地降低了钻杆失效事故的发生。     

环境介质及表面结构对夹持块摩擦性能的影响

连续管注入头夹持块在使用过程中表面会粘附钻井液、原油和石蜡等井下介质,从而对夹持块摩擦性能造成影响,另外夹持块表面结构形式的不同也会对摩擦性能造成影响。为此,用自行设计的测试设备对夹持块与连续管在不同条件下的当量摩擦因数进行测试及分析。分析结果表明,对于光面夹持块,在无介质条件下,其当量摩擦因数为0.443;原油对当量摩擦因数影响较小,石蜡对夹持块摩擦性能影响最大,其当量摩擦因数下降至0.074;对于无介质环境下的表面刻槽夹持块,齿宽和槽宽越窄,夹持性能越好;在石蜡环境下,23型夹持块有效减少了接触面上的石蜡,摩擦性能大幅度提高。     

钻铤连接螺纹断裂失效分析及结构优化

针对钻铤断裂事故,建立了2种普通API钻铤螺纹连接部位的有限元模型,并用有限元方法分析了不同模型在不同钻压条件下的应力分布情况,同时对API标准应力减轻槽的钻铤公头螺纹连接部位进行了结构优化。以公头螺纹连接处2个过渡圆角半径R1、R2为设计变量,分析了在一定条件下不同尺寸的R1、R2所对应的螺纹连接处应力的分布情况,改进的螺纹应力减轻槽可有效降低螺纹连接处的应力集中水平,并成功解决了库尔德地区钻铤螺纹断裂失效事故。     

乌夏断裂带二叠系岩石力学特性与钻头优选

准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带二叠系地层埋藏深度较大,岩性较复杂,岩石研磨性强、可钻性差。为解决在该地层机械钻速低、进尺短及钻头使用寿命短等诸多问题,根据已完钻井的钻井及测井资料,结合室内微钻头可钻性实验,对二叠系地层岩石力学特性进行了分析评价,确立了将单轴抗压强度、内聚力、内摩擦角和可钻性级值作为牙轮和PDC钻头选型的基础参数和选用标准,形成了适合于乌夏断裂带二叠系地层的钻头优选技术。     

斜坡吊卡活页应力分析与结构优化

对某斜坡吊卡进行有限元分析,主要针对易损部件——活页进行了详细的应力分析,并以应力分析为依据,对其进行结构优化。通过分析对比,结构优化后的活页在强度和可靠性方面都得到了很大的提高。     

水力喷射环空加砂压裂喷嘴结构分析与优化

在水力喷射环空加砂压裂射孔过程中,针对喷嘴射流质量低的问题,运用ANSYS-Fluent数值模拟仿真分析方法,对喷嘴重要结构参数进行分析对比,使喷嘴获得最优射流质量。研究结果表明,圆弧形喷嘴的射流质量优于常用的锥直形喷嘴; 当喷嘴出口直径4.5 ～4.8 mm、直柱段长度7～12 mm、入口曲率半径9 mm时,喷嘴可获得最优射流质量。通过对喷嘴结构的优化,可有效提高喷嘴射流质量,为水力喷射环空加砂压裂工艺提供有效的技术支持。