顶驱中心管接头螺纹连接性能分析

顶驱中心管螺纹连接的可靠与否影响到钻井安全。采用有限元法对中心管在预紧和额定载荷2种工况下的应力应变特性进行了研究,得出中心管的等效应力分布及在各危险截面上定义的路径的应力分布曲线。结果表明,在2种载荷工况下,中心管各啮合螺纹仍然具有承受载荷的能力,但载荷分布的不均匀性对螺纹接头的连接性能有重要影响,部分螺牙的等效应力和接触压应力均较高,有可能导致粘扣或屈服破坏。     

水龙头中心管螺纹连接承载能力与密封性能分析

在石油钻井中,水龙头中心管的载荷主要是由中心管螺纹来承担,所以螺纹连接的可靠性就直接决定了水龙头工作的可靠性。针对内压、轴向力和旋螺纹转矩3种载荷形式,采用有限元法,对中心管和接头螺纹连接在3种不同工况下进行了研究,分别得出了中心管螺纹Von Mises应力分布,轴向位移分布规律,以及螺纹接触应力分布曲线。结果表明,在最大工况下,中心管各啮合螺纹仍然具有承受载荷的能力,整个中心管不会被拉断;螺纹自身密封性很好,可以代替密封圈起密封泥浆的作用。     

典型工况下完井管柱伸缩管力学分析及安全性评价

为减小深井超深井管柱轴向拉力,降低安全系数,常需要在管柱中配置伸缩管,但在进行管柱强度校核时伸缩管处常会出现安全系数突变,由于对其本体缺少力学分析方法,无法对管柱安全作出准确判断,影响试油完井管柱的安全性。应用有限元分析软件建立伸缩管全尺寸有限元模型,分析了坐封、射孔、压裂、开井、关井工况下和极端工况下伸缩管的载荷及应力,给出了5种典型工况对应的极端工况下的伸缩管最大载荷。依据拉梅公式和强度理论,推导得到在复杂载荷下的伸缩管强度计算方法,求得在典型和极端工况下的伸缩管应力值。结果表明:在深井超深井中,压裂工况下伸缩管应力值最高,是最不利工况;坐封、射孔、开井、关井工况下,伸缩管的安全系数通常在1.35以上。得到了5种典型工况对应的极端工况下伸缩管内外压和轴向力组合,提供了实际施工应避免的载荷组合模板。理论分析无法考虑伸缩管键槽的存在,也无法考虑应力集中的影响,理论分析得到的应力较数值分析低15%左右。建立的典型工况下伸缩管的安全评价方法为伸缩管及其对管柱的安全影响分析提供了理论支持。     

工况对管道凹陷形成及管道安全性的影响

基于X70管道和刚性压头模拟管道外壁与硬物挤压或碰撞形成凹陷的过程,建立对象接触、外载荷加载、外载荷卸载有限元分析模型,将内压、外载荷的加载、卸载按照特定顺序组合构成影响管道凹陷状态的3种工况,研究3种工况下凹陷对管道应力、凹陷回弹及极限承载力能力的影响规律。研究结果表明,工况1、工况2下的最大等效应力发生在凹陷加载阶段,工况3下的最大等效应力发生在内压加载阶段。工况1下的凹陷回弹系数为0.403,工况2和工况3下的分别为0.45和0.759。工况2下管道极限承载力受凹陷深度影响最严重,工况3下管道极限承载能力受凹陷深度影响最小。     

带中心调节管全废锅热交换器挠性管板分析设计

基于ANSYS WORKBENCH工作平台,采用分析设计的计算方法建立了带中心调节管的全废锅热交换器的有限元模型,并对其进行了稳态传热和静强度分析,得到了全尺寸的带中心调节管的全废锅热交换器的温度和应力强度分布场。计算结果表明,在高温工况下,耐火衬里、陶瓷套管和陶瓷纤维纸的防烫结构可以有效地保护好金属管板;即使在中心调节管完全失效的情况下,通过采用合理的分析计算方法和换热管布置形式,也能够有效地保证热交换器的安全;考虑传热影响工况下的管板应力强度要远高于不考虑传热影响的管板应力强度;当中心调节管完全失去作用而仅靠换热管进行工作时,热端管板会出现一个高温的温度环,而管板中心调节管位置以及布管区边缘位置则温度较低;由于中心调节管完全失效,冷端管板会在中心调节管的位置出现局部超温现象。     

LNG罐区低温管道应力分析

采用CAESARⅡ应力分析软件对LNG罐区低温管道进行应力分析,考虑了重力载荷、温度载荷、压力载荷(内压)、风载荷、地震载荷和水锤载荷等因素,并根据美国标准ASME B31.3对应力载荷类别(一次应力和二次应力)的划分和定义,分别对上述载荷工况下产生的应力进行归类和校核分析。分析结果表明:通过合理调整管道走向和借助弹簧支吊架、冷紧单元等辅助作用,可消除管系应力集中现象,以达到优化管道模型和合理配管的目的。在进行应力分析时,提出了管架处于失载状况下,一次应力校核结果将失效,管系需重新建模、一次应力需再校核等观点;同时,提出了偶然性载荷工况下的许用应力的取值方法。     

2500型压裂车车架疲劳寿命分析与预测

以2500型压裂车车架为研究对象,分析了压裂车所受动态载荷的2种典型工况。将动态载荷施加到有限元车架模型上,对其进行瞬态动力学分析,得出车架在动态载荷下每一瞬时的应力分布情况。基于上述分析结果中的数据,分别利用解析法和有限元法对车架进行了弯曲疲劳寿命分析。结果表明,该车架在运移工况下,焊接点处在循环一定次数时首先发生疲劳破坏。     

便携式管道外对口器坡口矫正分析

为了解决复杂工况下管道对焊坡口的整形问题,运用ANSYS对双对称丝杠滑块机构的便携式管道外对口器进行有限元分析。分析了在一系列载荷作用下管道及对口器的变形情况和应力分布,结果表明,Ф325mm×8mm管道在8MPa载荷作用下发生塑性变形,此时对口器的等效应力强度远小于屈服应力,未发生塑性变形。该对口器的最大承重能力为24MPa,最大能够矫正椭圆度为2．6％的变形管道。     

深水半潜式钻井平台总体强度计算技术研究

为研究深水半潜式钻井平台总体强度计算技术,以3000m深水半潜式钻井平台为实例,分析考虑的载荷工况包括拖航、操作和生存3种工况,根据这3种工况计算设计波参数,并通过计算获得在这3种工况下的波浪载荷。在建立了深水半潜式钻井平台的总体结构模型后,对结构模型施加设计波浪载荷,通过有限元计算分析,获得了总体结构的应力计算结果和应力分布趋势,为结构总体强度的评估提供了依据。     

不同工况下套管偏梯形螺纹连接的温度-应力耦合

偏梯形螺纹相比圆形螺纹不易产生滑扣,在许多苛刻的井深结构中被广泛采用。结合弹塑性力学以及有限元理论,利用ANSYS软件建立了偏梯形螺纹接头的有限元模型,对模型进行了不同工况下的温度-应力耦合分析,分析了温度载荷对套管螺纹接头应力、接触压力及接头附近位移的影响。分析结果表明,在螺纹接头两端轴向位移受约束的情况下,温度载荷对接触面的Mises应力和接触压力影响显著,两者均随温度载荷的升高而增大,且在达到较高温度后增大趋势变缓;偏梯形螺纹扣牙过盈接触时,比较不同扣牙的Mises应力和接触压力,呈现两端大、中间小的趋势,且在轴向受拉和受压工况下,接头附近的位移变化十分明显。     

海洋生产立管接头特殊螺纹有限元分析

为了适应海洋水下生产立管的苛刻工况,设计了一种顶端张紧式生产立管螺纹接头,并采用有限元接触分析模型对该接头进行了相关的力学分析。通过Abaqus有限元软件计算对比了接箍螺纹与管体强度,模拟立管的上扣过程,计算最佳上扣扭矩,研究了该模型在上扣扭矩、上扣和内压、上扣和拉伸、上扣和拉伸及内压四种载荷下的密封性能。有限元分析结果表明,密封面接触压力随内压的增加而增加,单轴拉伸载荷使得密封面的接触压力有所减小,拉伸载荷和内压共同作用时密封面上的接触压力呈增加趋势,但是增加的幅度要比仅受内压作用时小。该海洋生产立管特殊螺纹的强度优于管体,密封性能可靠,满足设计要求。     

勐岗河大型悬索跨越管道成桥状态下非线性静力有限元分析

云南楚雄—四川攀枝花天然气管道工程勐岗河悬索跨越管道因采用了一跨过河的方式架设,其在清管时产生的变形和应力不可忽视,为了获取清管动力响应特性的初始条件,需要先进行成桥状态下的非线性静力有限元分析。为此,首先基于ANSYS Workbench软件建立了1∶1的仿真模型;然后分析了存在一定起拱高度时,跨越结构在自身重力作用下各部分的应力大小;最后通过对跨越管道施加不同的静载荷,计算了管道的应力和位移并进行了校核。研究结果表明:①所建存在一定起拱高度的跨越结构仿真模型在自身重力作用下的应力与位移均低于许用值,并且与现场测试数据偏差较小;②试压工况下,管道最大应力位置出现在南岸桥面管道开始起拱处而非跨中部;③随着施加载荷的增加,管道的最大应力和位移也不断增大,但整体位移变化较小而应力最先达到许用应力值;④受起拱高度的影响,跨越管道在外载荷作用下各部分的位移变化和极限应力出现的位置均存在着特殊性。结论认为,该研究成果为后续同类型的跨越结构清管动力响应研究奠定了基础。     

膨胀管系统受力及运动分析

为了研究膨胀管补贴技术中降低膨胀压力的方法，降低作业压力，提高作业安全性，理论分析了膨胀管补贴作业中的两种典型工况:直井膨胀管补贴、水平井膨胀管补贴。定义并分析了膨胀锥所受液压力；进而分析了膨胀管管柱和膨胀锥的受力及运动状态，分析认为膨胀管作业过程中打压管柱中的压应力对膨胀有阻碍作用，应在膨胀管前端加装伸缩短节。研究工作有助于膨胀工具和膨胀工艺的研发及改进。     

超高压脉冲阀螺纹连接强度分析

高压聚乙烯装置超高压脉冲阀连接螺柱工作不到400个循环便断裂失效。为了校核其所有螺纹连接强度的安全性,对进出口连接螺栓、阀座连接螺纹、密封填料函螺纹进行了受力计算;对螺栓孔在拉力作用下进行了有限元应力分析;对阀体在工况作用下进行了有限元位移分析;还对螺柱材质、螺柱分布及螺柱上紧操作的影响进行了分析。结果表明,螺栓强度不足以及阀体在运行中存在垂直于螺栓轴线的位移是其断裂的主要原因。增大进口法兰螺柱直径是提高螺纹连接强度的较好措施。     

纤维增强复合材料柔性管强度校核及截面设计

在海洋油气勘探中,海洋立管和海底管道采用复合材料柔性管可以弥补钢管使用中存在的耐腐蚀性差、质量大以及安装成本高等诸多不足.但在对柔性管进行安装分析前,需要明确柔性管的类型和规格,并根据安装作业和在位使用的要求对柔性管进行截面设计.为此,根据设计载荷的要求,利用ABAQUS软件建立了纤维增强复合材料柔性管的有限元模型,根...     

略论套管螺纹密封性能与联接应力的关系

对套管螺纹的上紧过程以及在内、外压力作用下，接箍和管端上所产生的应力作了理论分析，给出了屈服上紧圈数、防漏上紧圈数、螺纹锥度公差的影响圈数和组合应力等的计算公式。简要地介绍了美国石油学会防泄漏工作组根据组合应力的大小，评价各种套管的有关问题。指出ＡＰＩ圆螺纹套管的固有缺陷使其防泄漏能力已不能适应高压油井，特别是高压气井的要求，因此建议在这些井中采用特殊螺纹套管。