复杂工况下41/2REG涡轮轴连接螺纹断裂分析

为预防和减少涡轮钻具的涡轮轴在解卡过程中连接螺纹发生断裂,需对其断裂原因进行分析。根据长庆油田A井所用涡轮钻具轴连接螺纹的结构,建立了带螺旋升角41/2REG锥形螺纹的三维力学模型,基于连接螺纹弹塑性本构关系和有限元控制方程,分析了涡轮轴连接螺纹在压扭、拉扭、弯扭复合载荷工况下的应力分布。研究发现:涡轮轴连接螺纹部位在扭矩一定的情况下,随着钻压增大,涡轮轴外螺纹所受应力呈增大的趋势,且螺纹牙的应力分布不均匀,整圈螺纹牙上的应力波动较大;当涡轮轴受到的拉力一定,随扭矩增大,外螺纹台肩部位第一牙处应力增幅较大,存在疲劳失效的风险;在扭矩为25kN·m条件下,当井眼曲率为10和20(°)/100m时,外螺纹的最大应力为700.0 MPa,涡轮轴螺纹连接部位比较安全,但当井眼曲率为30°/100m时,螺纹台肩内外螺纹牙最大应力为903.6 MPa,接近材料的屈服极限。研究结果表明,涡轮轴连接螺纹在弯扭载荷作用下易在外螺纹第一牙处出现应力集中现象,导致其失效,因此应避免在井眼曲率较大井段使用涡轮钻具。     

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。     

复杂载荷条件下钻具接头台肩作用机理研究

为了解台肩对钻具接头螺纹牙承载的影响,基于φ139.7 mm贯眼扣钻具接头分别建立了无台肩、仅主台肩、仅副台肩和双台肩等4种结构钻具接头的有限元计算模型,分析比较了其在复杂载荷作用下的力学特性和抗扭性能。分析结果表明:主、副台肩对保证钻具接头连接稳定性有着至关重要的作用;预紧扭矩作用下主台肩的存在使钻具接头公扣产生拉伸的预紧效果,副台肩的存在使钻具接头公扣产生压缩的预紧效果,从而直接影响了钻具接头的承载特征和极限抗扭能力;在相同轴向拉力的条件下,仅副台肩钻具接头的极限抗扭能力比仅主台肩钻具接头高约12%,双台肩钻具接头的极限抗扭能力比仅主台肩钻具接头高约69%。研究结果为新型高性能钻具接头的研发及结构设计提供了理论依据。      

冲击载荷作用下套管螺纹连接的有限元分析

套管振荡器在振动固井过程中,会对套管产生周期性冲击,可能会引起套管损坏,而螺纹连接是套管柱中最薄弱的环节,有必要进一步对冲击载荷作用下的套管螺纹连接应力场进行研究。以API?139.7 mm×7.72 mm N80钢级的圆螺纹套管的螺纹连接部分为研究对象,分析了套管螺纹连接部分的应力强度和在冲击载荷作用下螺纹连接部分的应力分布规律。研究结果表明:在上扣扭矩、轴向拉伸和内压等复合载荷作用下套管内、外螺纹接触应力均出现两头高中间低的分布状态;随着上扣扭矩的增加、轴向拉应力的加大和内压的增高,套管螺纹连接部分整体Von Mises应力均呈现升高的趋势;螺纹牙承载侧的接触压应力要普遍高于导向侧;套管振荡器对套管的周期性冲击不会造成破坏。所得结论可为有冲击载荷作用的振动固井技术提供理论支持。     

复杂载荷作用下套管特殊螺纹 接头密封性能有限元分析

为了探究一体化管柱套管特殊螺纹接头在复杂载荷作用下的密封性能,以徐深9-平4井完井管柱的某套管气密封螺纹为例,进行其受力变形的有限元分析。结果表明,轴向拉力及外压作用均会导致接头密封性能下降; 轴向压力与内压在一定程度上会提升接头的密封性能; 弯矩作用会导致接头应力分布产生不对称性,接头受拉侧最后一齿易产生应力集中。分析结果可为套管特殊螺纹接头的应用提供参考。     

某钻杆典型复合载荷工况下结构完整性分析

为了便于发现和解决作业过程中可能发生的钻杆损伤或失效等结构完整性破坏问题,采用有限元数值方法构建了某型号钻杆的三维模型,根据该钻杆实际工作情况,分别取压扭、压弯和压扭弯3种典型复合载荷工况,又分别在2种钻压、2种扭矩和3种弯曲载荷组合的工况下,仿真获取了钻杆的变形场、von Mises应力场和von Mises应变场分布,由此确定了该型钻杆的刚度与强度,进而评估钻杆的结构完整性。分析结果表明：在各种压扭组合载荷工况中,该钻杆的最大变形率为0.08%,最大von Mises应力位于钻杆后端仪器舱穿线孔壁处,屈服安全系数为1.56;在各压弯和压扭弯组合载荷工况时,其最大变形率分别为2.25%和2.28%,最大von Mises应力均位于前端仪器舱穿线孔壁处,屈服安全系数分别为1.94和1.70。该型钻杆的结构完整性满足要求。所得方法与结论可为钻杆的数值计算以及结构完整性分析提供理论与技术参考。     

双层油轮连接柱在波浪力作用下的动态力分析

将整个船体简化为在纵向轴面内的平面模型，将上、下船体和连接柱简化为杆结构，用ABAQUS5有限元程序对双层油轮在不同波浪周期和波相条件下的受力情况进行计算和分析，得到连接柱上由波浪力作用产生的动态应力变化规律，确定了承受最大动态力的连接柱位置，并计算出每米波高对连接柱产生的最大动态载荷。为深入分析提供了有益方法，从而也为进一步改进和完善现有设计方案提供了根据。     

用SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2-Al_2O_3超强酸合成DOP

合成了复合固体超强酸 SO42 - /Ti O2 Sn O2 Al2 O3 ,将用于催化合成 DOP,气相色谱分析表明 ,DOP的含量达 99.8% ;催化剂连续使用 1 0次后 (每次 3h) ,苯酐 3h的酯化率由初次的 99.3%变为 98.4 % ,经再生处理 ,再连续使用 1 0次 ,苯酐 3h的酯化率由初次的 99.4 %变为 99.2 % ;催化剂较好的制备条件为 :Ti/Sn/Al=1 /1 /3,硫酸处理液浓度 =0 .0 5mol/L,焙烧温度 =70 0℃ ,焙烧时间 =3h;该催化剂还具有沉降速度快 ,易与产物分离 ,耐水性强等特点     

SO_4~(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸催化剂的制备与性能

采用化学共沉淀法制备了SO_4~(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸,利用X射线衍射、示差扫描量热、M(o|¨)ssbauer谱、透射电子显微镜、NH_3-程序升温脱附、N_2吸附-脱附、磁滞回线等手段对磁性固体酸的结构与性质进行了表征。表征结果显示,磁性基质Fe_3O_4及TiO_2的引入有利于四方晶相ZrO_2(t)的稳定;ZrO_2晶体生长取向于ZrO_2(t)的(101)方向,(101)晶面间距为0.293 nm;M(o|¨)ssbauer谱中双峰的存在表明磁性基质Fe_3O_4的存在;在室温下磁性固体酸具有超顺磁性。以乙酸乙酯的合成为探针反应,考察了SO_4~(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸催化剂的催化性能,实验结果表明,外加磁场使酯化反应的醋酸转化率提高到92%。     

复杂海况下系泊系统-起重船-吊物耦合运动响应模拟分析

针对起重船海上作业过程中的船体、吊物与系泊缆耦合作用,开展数值仿真。基于动力学基本原理、势流理论和细长杆理论,编写系泊系统-起重船-吊物耦合运动分析程序。以蓝鲸号起重船为研究对象,重点关注风、浪、流环境组合作用下起重船、吊物和系泊缆的运动和动力学行为。结果验证了多系统耦合的起重船计算模型的合理性,获取有关运动响应受环境载荷影响的相关认知,可有效指导海上吊装作业。     

基于复杂条件下的脐带缆安装分析研究

水下生产系统已在油气开发中广泛应用,并逐步应用到深水和边际油气开发中,脐带缆作为水下生产系统的关键设备,兼具液压、电力、通讯和药剂输送等多种功能,具有功能复杂性和柔性多管路的产品特点,且应用日趋广泛。脐带缆安装分析仿真能够反映脐带缆铺设和拖拉安装情况,本文对脐带缆安装分析进行了研究,使用Orcaflex软件进行模拟仿真,同时结合渤海某水下油田实际工程项目极浅水深、利旧小管径护管等复杂条件下,进行了脐带缆安装分析。本文为脐带缆铺设和拖拉安装提供了一种有效的分析方法,并应用于实际工程项目,为脐带缆设计优化和施工资源的优化选取提供参考。     

制备条件对SO_4~(2-)/TiO_2-La_2O_3固体超强酸催化剂硫含量的影响

利用硫酸钡重量法对SO42-／TiO2-La2O3固体超强酸催化剂中的硫含量进行了分析。结果表明,随焙烧温度的升高,SO42-/TiO2-La2O3催化剂存在一个SO42-的快速流失温度区,并与晶相转变温度相对应。此外,原料配比n(La3+)／n(Ti4+)、硫酸浸溃浓度、硫酸浸溃时间和焙烧时间等制备条件对SO42-／TiO2-La2O3催化剂中的硫含量都存在较大的影响。SO42-／TiO2-LaO3催化剂的适宜制备条件为:原料配比n(La3+)／n(Ti4+)=1／34,硫酸浸溃浓度0.8mol／L,硫酸浸渍时间24 h,焙烧温度480℃,活化时间3 h。     

用固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2、SO_4~(2-)/ZrO_2合成马来酸二戊酯

合成了 SO_4~(2-)/TiO_2、SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸,并把它作为催化剂用于马来酸二戊酯的合成,同时与硫酸、对甲苯磺酸的催化效果作了比较。该固体超强酸作催化剂的情况下,催化剂与产品分离容易,产品后处理简单,从而简化了工艺,节约了原材料和能源,减少了废水,优于传统的硫酸、对甲苯磺酸催化剂.     

用均匀设计进行SO_4~(2-)/TiO_2催化剂制备的研究

采用沉淀-浸渍法,制备了固体超强酸SO_4~(2-)/Ti O2催化剂,并利用均匀设计,确定了催化剂制备的最优工艺条件。在该条件下进行了两组平行实验,并对制备的催化剂进行了晶相结构(XRD)、形貌(SEM)、酸强度(NH3-TPD)、比表面积(BET)等性质系列表征。结果表明,催化剂具有锐钛矿结构,结晶完全。颗粒直径在6μm~20μm,大小不均匀,但分散性较好。比表面积能够达到230.8 m2/g,同时具有强酸和弱酸中心,弱酸酸量较大。     

固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2-NiO异构化性能的研究

首次利用尿素为沉淀剂,在常压较低反应温度下制备了具有对正戊烷有较高反应活性与很高异构化选择性的SO_(?)~(2-)/ZrO_2-NiO固体超强酸催化剂,系统研究了催化剂的掺镍量、灼烧温度、反应温度以及催化剂反应前处理条件对催化剂活性及异构化选择性的影响,发现当Zr:Ni=52:10(原子比)时,正戊烷的平均转化率可达44.6％,异构化选择性接近于100％,是相当理想的正戊烷异构化催化剂。     

SO_4~(2-)/ZrO_2类固体超强酸的研究进展

在硫酸促进氧化物型固体超强酸催化剂中 ,ＳＯ2 - 4/ＺｒＯ2 催化剂具有酸强度高、制备容易等优点而受到广泛关注。近二十年来 ,有关这类超强酸催化剂的研究一直是催化学科的热点研究课题。大量的研究工作集中在催化剂的制备方法、酸性及结构表征、催化剂的改性研究及催化作用等方面。本文主要介绍近年来国内外在ＳＯ2 - 4/ＺｒＯ2 类固体超强酸在上述方面的研究进展。1　制备方法的研究进展　　通常制备ＳＯ2 - 4/ＺｒＯ2 催化剂的方法是用一定浓度的 (ＮＨ4) 2 ＳＯ4溶液或Ｈ2 ＳＯ4溶液浸渍Ｚｒ(ＯＨ) 4 ,然后在空气中于 773～ 92 2Ｋ焙…     

SO_4~(2-)/TiO_2-Al_2O_3固体超强酸催化合成癸二酸二异辛酯

选择多种催化剂用于催化癸二酸和2-乙基己醇合成癸二酸二异辛酯,研究了固体超强酸SO42-/TiO2-Al2O3的催化性能,并考察了影响反应的因素,结果表明,适宜的反应条件为:醇酸摩尔比3.5:1;催化剂用量1.0 g/mol癸二酸,带水剂甲苯10 mL,反应时间4.5 h,酯化率达98.5％。     

SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2的制备及其催化合成丁酸丁酯

采用分别沉淀/混合沉淀法、改性共沉淀法和以硅溶胶为硅源的共沉淀法制备了SO42-/ZrO2-S iO2固体超强酸催化剂;考察了沉淀剂及沉淀终点的pH等制备条件对分别沉淀/混合沉淀法制备的SO42-/ZrO2-S iO2催化剂催化合成丁酸丁酯活性的影响;探索了ZrO2-S iO2的制备方法、反应时间对SO42-/ZrO2-S iO2催化剂活性的影响。实验结果表明,以硝酸铵为沉淀剂,当沉淀终点的pH为7~8时,采用分别沉淀/混合沉淀法制备的SO42-/ZrO2-S iO2催化剂的活性较高(酯化率88.7%),但分别沉淀/混合沉淀法制备的ZrO2-S iO2组成不均匀;以硅溶胶为硅源采用共沉淀法制备的SO42-/ZrO2-S iO2催化剂催化合成丁酸丁酯,在正丁醇0.48m ol、正丁酸0.40m ol、反应时间3h、不添加任何带水剂的条件下,酯化率高达96.4%,该方法制备的催化剂稳定性和再生性能好,制备成本低。