地震管道的横向平稳随机振动

针对地震作用对埋地管道的影响程度,应用数值计算方法得到振型函数的解析解。该计算方法假设埋地管道的平稳随机振动是线性振动的问题,即管—土系统的激励和响应都具有零均值,以此得到的协方差函数和相关函数是等同的。根据求解埋地管道平稳振动解析解的方法,分析管道的横向振动情况。结果表明,对于横向振动,管道中部应力和位移趋于恒定,边界区域的应力和位移是变化的,埋地管道的横向平稳振动的最大应力发生在滑动边界上。     

断块油藏中水平井不稳定压力分析

描述了水平方向存在断层的二维不稳定渗流数学模型,用Green函数方法和叠加原理导出了水平井不稳态压力解;给出了压力解的两种形式,通过引入一个新函数,提出了压力解的快速计算方法;通过Laplace变换、Stehfest数值反演求出实空间的水平井井底压力,避免了求解复杂内边界条件的数学模型的问题。利用MATLAB编程绘制了压力图版,分析了断层对水平井井底压力的影响。     

弹性力学平面问题的位移函数及其差分格式

从弹性力学平面问题的基本方程出发，导出了弹性力学平面问题的位移函数，提出了相应的位移函数差分法。该方法克服了应力差分法不能适用于位移边界条件的不足，可以求解具有任意边界的平面问题。用该方法对两端固支的方形深梁作了计算并与有限元法计算结果作了比较，表明该方法具有较好的精度。     

用拉氏变换积分法计算悬垂管道的内力和变形

本文从悬垂管道用弯矩表示的平衡微分方程式出发,采用拉氏变换积分法求解,取其逆变换,结合边界条件而得其弯矩方程,由此积分并根据边界条件而得转角和挠度曲线方程,从而求出悬垂管道的内力和变形。引用实例说明并与柔绳理论结果作了对比。     

基于滑坡区域的不同土质埋地输气管道安全评价

滑坡是威胁埋地管道安全的地质灾害类型之一。随着管道建设的不断发展,管道不可避免的会穿越滑坡频发区域,为了保障管道安全,避免不必要的经济损失,有必要对滑坡作用下的管道进行安全评价。不同土质的滑坡土体对管道造成的影响不尽相同。结合工程实例,选择FLAC 3D有限差分软件,将不同滑坡土质下管道临近屈服强度时模拟得到的滑坡体位移及管道位移进行比较,研究不同滑坡体土质对管道可靠性的影响。结果表明:整个滑坡体的位移量大致沿滑动方向逐渐减小,最大值位于滑床后缘,其中,由于管道的存在,靠近管道上方的滑坡体合位移量相对较小;埋地管道的最大变形出现在管道穿越滑体的中间部位;滑坡土质为黏土情况下的埋地管道最为危险。     

应用纵横弯曲梁理论分析隔水管受力变形

为了分析隔水管的受力变形,将整体隔水管视为N跨受有纵横弯曲作用的连续梁,对其中任意一跨进行受力分析并建立挠曲微分方程。根据隔水管的边界条件和各跨梁之间的连续条件求解各跨梁的解析系数,得到隔水管总体的挠曲方程。分析了不同顶张力下隔水管位移、弯矩及Mises等效应力随深水的变化规律。结果表明:建立的力学模型与分析方法将以前求解隔水管受力变形的微分方程从四阶降为二阶,降低了求解难度,为分析隔水管力学行为提供了新的方法。     

盒状砂岩油藏中水平井试井分析方法

采用Green函数方法和Newman积方法求解了盒状砂岩油藏中水平井的不稳态压力解;给出了压力解的两种表达形式,并根据两种表达式中级数的收敛特征提出了压力解的快速计算方法;采用Laplace数值变换、Laplace数值反演及褶积积分公式考虑了井储和污染对水平井井底压力的影响,从而避免了求解复杂内边界条件的数学模型的问题;利用常规试井分析方法和自动拟合分析方法编制了水平井试井分析软件,并进行了实例分析.     

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由解析法分析天然气管道不稳定工况时,通常是引入一线性化系数,将方程线性化,然后再对其求解。但这种方法应用于某些管道往往会带来较大误差。对此,本文根据天然气流动情况,引入一线性化函数,通过求解非线性方程得到了解析解。本文还给出了算例,并与数值法结果进行比较,相对误差小于5％。因此,本文的计算方法可用于工程实际计算。     

冻土区横向滑坡对埋地管道应变的影响研究

为研究冻土区横向滑坡对管道应变的影响,采用ABAQUS有限元软件建立冻土区管道横向通过滑坡的模型,研究了山体高度、滑坡位移和滑坡宽度对管道应变的影响规律,得到如下结论:冻土区山体滑坡时,横穿管道所受的轴向应变主要为拉应变,最大应变在滑坡与非滑坡交界面,是危险截面;管道应变随山体高度、滑坡位移和滑坡宽度的增加而增大;冻土区管道敷设不宜超过高55 m的山体,因为该高度山体滑坡后,埋地管道可能快速发生塑性变形,山体高度对管道应变影响最大为44.0%;低矮山体滑坡位移对管道应变影响更明显,应变增量可高达1倍;滑坡宽度对管道应变的影响最大为27.0%,但滑坡宽度为20 m时,管道应变突增,建议每隔20 m左右设置抗滑桩,山体越高,防护措施布置应更紧密。研究结果可为冻土区埋地管道的施工建设提供理论依据。     

深水钻井隔水管纵横弯曲变形解析

为了准确获得深水钻井隔水管的静力学响应,给出了任意连续横向载荷作用下隔水管静力学位移响应的解析解。首先将隔水管纵向离散成若干梁单元,建立单元任意连续横向载荷作用下隔水管静态控制方程;然后通过对控制方程进行降阶变换求得其特解,并由节点的连续条件及边界条件提出了此方程隔水管位移响应的解析解表达式;最后以矩形流作用下隔水管位移响应问题为例,定量计算了隔水管的最大横向变形及其位置,结果达到要求。     

基于有限元方法的滑坡地段输气管道应力分析

为了保障天然气长输管道的安全运行,需要探寻输气管道穿越滑坡地段的应力分布规律并采取应对措施,为此,采用CAESAR II软件和ANSYS软件对埋地输气管道纵向和横向穿越滑坡段进行了应力分析,并研究了滑坡体的位移量、土壤性质,管道外径、壁厚、内压和管材等对管道应力应变的影响。研究结果表明:1 CAESAR II的应力与位移计算结果均趋于保守,但对分析结果可以进行更为详尽的分析和考虑,而ANSYS软件处理非线性问题更为准确;2纵向滑坡作用下,管线的最大等效应力应变和位移量均出现在弯管处,说明弯管是应力危险截面;3滑坡体位移量越大,管道承受的应力越大,失效的可能性也越大;4径厚比越小,管道安全稳定性越好;5相对于纵向滑坡,横向滑坡则要危险得多,很可能会造成管线的局部屈曲变形甚至拉伸断裂;6处在滑坡区的管道屈曲变形程度很大,因此建议使用浅埋方式穿越滑坡多发地段和古滑坡区。     

横向滑坡对管道的影响试验

滑坡灾害在油气管道沿线时有发生,严重危及管道的完整性。目前滑坡对管道影响的实验研究以小比例模型实验居多,实验方法本身存在着管道相似材料制作困难和模型畸变等问题。采用人工堆积的方法构建了埋设219 mm口径管道的全尺寸土质滑坡模型,进行了滑坡对管道力学影响试验。采用前缘开挖及后缘注水的方式诱发坡体滑动,利用测斜仪和应变计监测滑坡体的变形以及管道的变形和应力。结果表明,边坡前缘临空条件和地下水条件是影响管道滑坡稳定性的关键因素。管道在下滑力的作用下出现了明显的变形,主要的破坏方式为梁式弯曲,应力最大点位于滑坡宽度中心和滑坡左右边界处。     

基于频谱分析的地震带输气管道应力分析方法

地震是输气管道失效的重要原因之一,强烈的地壳运动带动土壤错动,载荷作用于输气管道上极易引起管道变形,而目前国内外对地震带输气管道的动态应力分析研究较少。为此,基于地震频谱分析方法,采用CAESAR II软件对XX地震带输气管道进行了动态应力分析,并校核了在强震作用下输气管道的位移、应力是否符合规范。结果表明:①轴向、横向、纵向及综合地震作用对输气管道的横向位移影响最大,且最大横向位移明显高于最大轴向及纵向位移;②地震作用下最大纵向位移和横向位移均产生在坡顶,设计时需重点对坡顶输气管道的位移量进行校核;③综合地震作用较任一单方向地震作用所产生的管道位移、应力更高,综合地震载荷对输气管道的破坏最大。据此提出建议:地震带输气管道设计过程中,可通过极限设计的方法提高输气管道的抗震能力且应重点对输气管道的横向位移进行监测,可通过改变管道敷设线路或减小土壤压实度的方法来控制输气管道的位移。     

Strain-based design for buried pipelines subjected to landslides

Landslides are one of the key problems for stability analysis of pipelines in the western region of China where the geological conditions are extremely complicated.In order to offer a theoretical basis...     

Local buckling failure analysis of high-strength pipelines

Pipelines in geological disaster regions typically suffer the risk of local buckling failure because of slender structure and complex load. This paper is meant to reveal the local buckling behavior of buried pipelines with a large diameter and high strength, which are under different conditions, including pure bending and bending combined with internal pressure. Finite element analysis was built according to previous data to study local buckling behavior of pressurized and unpressurized pipes under bending conditions and their differences in local buckling failure modes. In parametric analysis, a series of parameters,including pipe geometrical dimension, pipe material properties and internal pressure, were selected to study their influences on the critical bending moment, critical compressive stress and critical compressive strain of pipes.Especially the hardening exponent of pipe material was introduced to the parameter analysis by using the Ramberg–Osgood constitutive model. Results showed that geometrical dimensions, material and internal pressure can exert similar effects on the critical bending moment and critical compressive stress, which have different, even reverse effects on the critical compressive strain. Based on these analyses, more accurate design models of critical bending moment and critical compressive stress have been proposed for high-strength pipelines under bendingconditions, which provide theoretical methods for highstrength pipeline engineering.     

恒定水深拖拉铺管管线的三维大挠度静态应力分析

海洋管线具有复杂的工程结构,在恶劣的海洋环境中,承受着比陆地管线更为复杂的载荷。为了保证管线安全工作,需对其进行准确的应力分析。本文应用有限元法对恒定水深拖拉铺管的管线内力、应力及位移进行了计算,并将结果与已有的计算结果进行对比,进一步分析了各种海洋环境因素对管线弯曲效应的影响,取得了有一定实用性的成果,可供海洋拖拉铺管施工时参考。     

Flow modeling of high-viscosity fluids in pipeline infrastructure of oil and gas enterprises

Today, the issues related to solving the problem of finding an effective distribution of oil flows through the system of oil pipelines in order to reduce the total energy consumption are relevant. The solution to this problem is connected with selection of rational pumping modes for various technological sections of oil pipelines using modern methods of mathematical programming or new techniques for improving the energy and transport characteristics of oil.Reducing energy consumption during pumping of crude through oil trunk pipelines can be achieved by various methods. Numerous investigations in this direction are mainly carried out to save energy on separate single-line pipelines. However, due to the development of the network of trunk oil pipelines in the world over the past decades, the issues of energy efficient management of oil flows throughout the entire oil pipeline system of oil and gas enterprises become urgent.This paper analyses parameters for pipeline transport of high-viscosity and heavy oils. The article proposes a method for assessing the rheological properties of oil for further planning of pumping taking into account the preservation of oil quality and an increase in energy and transport characteristics. The proposed solutions and tasks for predicting changes in the viscosity-temperature characteristics of the flow for blends of different oil types are especially relevant in the current conditions of an increase in the share of oil production with complex rheological characteristics. Results of the presented investigations may be used for planning the measures of efficient transportation of high-viscosity and heavy oils.