基于弹性地基梁法的LNG储罐环向预应力方案设计

随着预应力技术的成熟及市场条件的变化,近年来国内外都出现了全容式LNG储罐工程兴建热.基于弹性地基梁法,建立了LNG储罐罐壁内力及径向位移公式.分别采用弹性地基梁法和有限元法,计算了某实际LNG储罐模型罐壁的径向位移和环向拉力,并给出了LNG储罐罐壁环向预应力筋的配置方法.两种方法计算结果基本一致,验证了采用弹性地基梁...     

考虑材料非线性的环空增压预测模型

为了准确预测深水油气井钻采过程中的环空增压,建立了改进的环空增压计算模型。该模型考虑了材料的非线性性质和套管变形的影响,其中材料的非线性性质包括了流体热膨胀系数和压缩系数随温度、压力变化的性质以及套管弹性模量、热膨胀系数随温度变化的性质。模型中的非线性函数由插值方法获得,并进行了实验验证和误差分析。计算中,将各个环空沿轴向进行分段,并将变温以增量的方式进行加载。通过算例,将该模型与忽略材料非线性性质和套管变形的简化模型进行了对比,讨论了各非线性参数及井筒变温对环空增压预测结果的影响。结果表明,与改进模型相比,简化模型的误差范围为2.51%~26.11%;在变温较小的深水井中,同时忽略材料非线性和套管变形对环空增压影响较小;而井筒变温较大时,忽略材料非线性后造成的环空增压预测误差非常显著;流体膨胀系数对环空增压的预测结果影响最大,若将流体膨胀系数取为常数,则误差达到70%。     

泡沫钻井环空岩屑浓度影响因素分析

为了准确地计算泡沫钻井环空岩屑浓度,利用多相流体力学方法计算了该值,并着重分析和讨论了岩屑直径、岩屑形状和注液流量对其的影响,建立了泡沫钻井过程中泡沫、岩屑在环空中流动的数学模型,还采用修正Simple方法对该模型进行了数值求解。计算结果表明：①岩屑颗粒直径越大,环空岩屑浓度越大;②岩屑形状越不规则,环空岩屑浓度越低;③在浅井段,环空岩屑浓度随注液流量的增大而增大,而在深井段,环空岩屑浓度随注液流量的增大而增大;④该数学模型考虑了加速度和泡沫与岩屑之间相对滑动的影响,预测的井底压力更接近于实验数据,计算的环空岩屑浓度更准确。     

考虑材料非线性的环空增压预测模型

为了准确预测深水油气井钻采过程中的环空增压,建立了改进的环空增压计算模型。该模型考虑了材料的非线性性质和套管变形的影响,其中材料的非线性性质包括了流体热膨胀系数和压缩系数随温度、压力变化的性质以及套管弹性模量、热膨胀系数随温度变化的性质。模型中的非线性函数由插值方法获得,并进行了实验验证和误差分析。计算中,将各个环空沿轴向进行分段,并将变温以增量的方式进行加载。通过算例,将该模型与忽略材料非线性性质和套管变形的简化模型进行了对比,讨论了各非线性参数及井筒变温对环空增压预测结果的影响。结果表明,与改进模型相比,简化模型的误差范围为2.51%~26.11%;在变温较小的深水井中,同时忽略材料非线性和套管变形对环空增压影响较小;而井筒变温较大时,忽略材料非线性后造成的环空增压预测误差非常显著;流体膨胀系数对环空增压的预测结果影响最大,若将流体膨胀系数取为常数,则误差达到70%。     

浅谈钢制储罐基础环墙计算

储罐基础是保证储罐安全、正常使用的关键环节。因此,储罐基础设计尤为重要。钢制储罐基础计算根据储罐类型不同而有所差别。分析了一般储罐基础环墙和设有内罐储罐基础的计算。结合工程实例,分析了介质重度和罐壁底端传给环墙顶端的线分布荷载标准值gK对储罐环墙厚度的影响。通过研究分析了储罐重量、介质高度、介质重度、环墙高度等因素对环墙厚度的影响,有利于优化设计,降低环墙厚度,节省材料用量。     

热采井套管的材料温度效应及应力分析研究

考虑套管材料力学性能的温度效应，采用非线性力学中的全量和增量计算方法，建立了热采井套管三轴应力计算模型，举例对比分析了不考虑水泥环／地层影响的轴向应力和考虑水泥环／地层影响的三轴应力，以及所需要施加的预应力值，并计算了热采井套管所能承受的极限温度。由研究得出结论：(1)考虑水泥环／地层影响后，套管因温升引起的应力变化为三轴应力，环向应力较大，而径向应力足以挤毁套管；(2)考虑弹性模量随温变化后，套管热循环应力出现非线性，应采用增量方法计算热应力；(3)准噶尔西北缘百重7井区大量套管损坏的主要原因是注汽强度(温度)过高，超过了所用套管的强度极限。     

高压螺纹锁紧环换热器螺纹分析对比

采用美国ANSYS公司的ANSYS10版软件，在同样的载荷工况和边界条件下，对同一直径的高压螺纹锁紧环换热器的两种不同尺寸螺距分别建立有限元模型，进行应力分析计算及结果对比；并对两种锁紧环螺纹的螺齿进行了应力评估。根据对比分析及评估结果，提出不同直径的高压螺纹锁紧环的螺距选型建议，对于较大直径的高压螺纹锁紧环换热器，设计时应选用较大螺距的螺纹，以保证螺纹间的啮合高度，提高大直径高压螺纹锁紧环换热器的安全可靠性。     

偏心环空循环压耗的数值模拟与验证

在水平井和复杂结构井中，井斜角和方位角随井深不断变化，套管在井内不易居中，影响流体在环空中的流动状态和循环摩阻。现有的偏心摩阻压耗计算模型是基于特定井眼尺寸和流体性能条件下建立的，不具备普适性。为此，结合某水平井井眼尺寸和流体性能，基于计算流体力学(CFD)的仿真理论与方法，分析了不同套管偏心度和直径比对环空流态与摩阻压耗的影响，对比了套管居中和套管偏心工况下环空摩阻压耗与当量循环密度(ECD)分布特征。结果表明：随着偏心度增大，宽间隙中心流速增大，壁面低流速域增多，增加了流体滞留量；直径比越小，有助于提高窄间隙流速；环空间隙越小，套管偏心对摩阻压耗影响越大。实例井偏心环空摩阻压降比同心环空低2.16 MPa;文章建立的摩阻压降计算模型比现有经典模型误差更小，为偏心环空下摩阻压降的准确计算提供了可靠的计算方法。     

牙轮钻头螺纹锁紧环连接性能影响分析

在新型牙轮钻头上,螺纹锁紧环代替了原来的滚珠,起锁紧牙轮、防止牙轮脱落的作用。采用弹塑性接触有限元方法,利用大型有限元分析软件ANSYS,把材料非线性和状态非线性耦合求解,考虑了轴向载荷对螺纹锁紧环螺纹连接性能的影响,通过分析计算得出了各螺牙面的接触压力、轴向位移和Von Mises应力的分布情况,为螺纹锁紧环设计提供了理论依据。     

环空管道液流阻力预测的修正算法

对环空管道中液体的流动特性进行了研究，分析了应用当量直径法计算流动阻力产生误差的原因，建立了层流和湍流条件下液流阻力计算的改进方法，并通过室内实验对该方法进行了验证。研究表明：当量直径法只有在管道内、外壁面剪切应力相等时才成立，其计算结果要小于真实值，而改进方法与实验结果吻合良好，可以作为工程设计的依据。     

储罐基础及罐体改造施工技术

在进行罐基础、罐底板、罐壁板的部分或全部更换施工中,如果按照常规施工方法仅在罐内设提升机构来提升罐体,一般难以保证罐基础施工的连续性,从而影响罐基础的施工质量。文章以中国石化股份有限公司荆门分公司一台5000m3油罐改造施工为例,介绍一种罐基础、罐底板及底圈壁板更换的新方法。该方法既保证罐基础、罐底板更新的连续性,又很好地控制了罐体变形,机具简单,操作方便。     

强夯技术及碎石环梁在超大储罐地基处理中的应用

针对阿布扎比超大型原油储罐项目现场复杂的地质结构,将强夯技术用于地基土壤改良,并采用碎石环梁基础形式作为储罐基础。文章结合该工程实例,从试夯及强夯方案、环梁基础施工、施工验收等方面阐述了该技术的应用。根据试夯的结论及有限元模拟结果确定强夯方案;通过旁压测试、平板载荷试验、有限元模拟沉降评价强夯效果。平板载荷试验及大罐沉降观测数据表明,该强夯工艺地基处理效果满足标准要求。     

储罐外环墙基础的设计与工程实例

结合软土地基上储罐建设经验 ,介绍外环墙基础的特点和设计思路。这种新型储罐基础比现有的环墙基础受力要小得多 ,相应地钢筋配置也大为减少 ,既保持了储罐环墙基础的优点 ,又节省了钢材和水泥 ,降低了工程造价。     

油罐地基环梁沉降监测与分析

基于现场环梁沉降观测资料、油罐边缘深层土体侧向水平位移观测资料,结合上部荷载情况,对油罐地基充水预压期进行全过程变形分析,尤其是对变形较大的情况加以具体剖析,得到了一些有益的经验。     

大型圆筒形储罐有限元设计计算

对于钢筋混凝土环梁基础上的大型储罐，当承受液体静压时，罐底板与最底层罐壁板连接处的应力状态十分复杂。文章按弹性地基梁假设，采用ANSYS有限元计算软件提供的双线性杆单元（LINK10单元）等效替代罐底的单向弹性基础，对其进行有限元应力分析，得到了较为精确和直观的计算结果。     

立式拱顶储罐抗压环结构与弱顶性能分析

以1台690m3拱顶储罐为研究对象,对GB 50341—2003《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》和API 650 2005《Welded Steel Tanks for Oil Storage》中规定的4种型式的抗压环建立了拱顶储罐非线性有限元模型,采用罐底和地基材料接触单元的方法替代罐底和地基材料弹性杆单元法模拟罐底和地基材料的接触力,分析了不同抗压环结构的储罐弱顶性能规律,研究结果表明,a型抗压环弱顶系数达到2.096,弱顶效果最好。     

大型储罐环焊缝残余应力测定与分析

采用钻小盲孔残余应力释放法,测量了0.25 dam~3液化石油气储罐组装环焊缝在退火前后的残余应力,分析了局部退火工艺的退火效果。结果表明:高残余应力区出现在外壁面环向上,其退火后残余应力降幅在37%～60%,平均降幅达50%,最大减幅达299 MPa;环焊缝局部退火工艺可消除30%～60%环向残余应力,达到了消除焊接残余应力的要求。     

大型油罐基础设计

结合100000m^3油罐基础设计，从基础必须适合上部构造特点要求出发，分析了大型油罐的基础结构构造特点及基础设计的主要方法，探讨厂大型油罐基础应该具备的技术性能及构造组成。     

2万m~3立式钢制储罐基础不均匀沉降掏土法纠偏实例分析

大型立式圆筒形钢制储罐及诸多设备可能由于软弱地基或天然地质不良造成基础的不均匀沉降,而导致设备本身的倾斜甚至破坏,需要采取纠偏措施消除安全隐患。某2万m3立式圆筒形浮顶油罐工程施工后罐体倾斜,采取掏土法进行纠偏,达到预期效果。文章详细介绍了掏土法纠偏的具体实施过程。该方法施工简便、安全可靠、费用低,适用于软土地基。     

原油储罐地基设计若干问题探讨

基于储罐不均匀沉降事故案例,重点研究分析了地基沉降的原因及表现形式、沉降对罐体结构的影响、地基沉降的预防和解决措施,提出了储罐填土地基设计需要注意的问题。