A形井架结构模糊可靠性评估

当求得A形井架工作寿命下的井架构件强度普通可靠度后，如何估计井架结构模糊可靠度，是一个有待探讨的课题。在求得井架各杆强度普通可靠度的基础上，将整个A形井架简化为一静定结构，采用混联系统模型计算其结构模糊可靠度。以大腿根截面为矩形的井架为例，导出了井架结构模糊可靠度的计算式，并给出了计算实例。为使A形井架结构模糊可靠性的评估结果与实际接近，应注意合理确定模糊化因子，合理确定各参数的分布规律，在井架构件有缺陷时须合理确定构件普通可靠度。     

承载构件模糊可靠度评定方法研究

对于石油机械结构的关键承载构件，较为准确地评定其安全可靠度对机械结构的安全运行是个基础工作。在实际工程上，承载构件从完全许用到完全不许用之间存在中间过渡过程，呈现出亦此亦彼的模糊性。利用模糊隶属函数，描述了承载构件真实的失效状态，给出了基于模糊失效准则的构件可靠度评定的一般公式，并给出了3种隶属函数下模糊可靠度的计算公式。研究表明，对于关键承载构件，采用模糊可靠度评定方法更为客观；选用不同的隶属函数，对模糊可靠度的评定结果影响不大；选用不同的模糊区间，对模糊可靠度的评定结果有较大影响。     

结构静强度的模糊可靠度评定

机械结构的失效过程存在着中间过渡状态，为了较为准确地评定结构静强度的可靠度，需要综合考虑变量的随机性和失效判据的模糊性。应用模糊数学的隶属函数，给出了构件模糊可靠度评定的一般公式和求解方法。机械结构静强度的可靠度评定表明，结构可靠度主要取决于关键危险部位的可靠度，模糊可靠度略高于常规可靠度。由于模糊可靠度的计算考虑问题全面，因此，它对结构设计的进一步优化有着重要的使用价值。     

石油机械零部件强度模糊可靠性预算

简要分析了石油机械零部件由于受工作环境和人为因素影响，其载荷、应力及强度计算表现出模糊性。文中指出了以往预算零部件强度使用的普通可靠度方法存在的问题，提出了零部件强度模糊可靠性预算方法。最后以气动平衡抽油机横梁与轴承座连接螺栓为例，做了该两种方法的具体预算和比较。应用模糊可靠度可同时考虑到变量的随机性和模糊性，更接近实际。     

基于应力分析的海洋钻机井架结构可靠性分析

传统井架可靠性分析中,将结构抗力和荷载效应看作确定量,与井架实际工况不符,也不能确定安全状态下井架具体的可靠度。为此,以ABAQUS软件为工具,对该海洋钻机塔形井架进行有限元分析,提取出所需工况的应力。采用经过验证的程序对所得应力进行计算,得到该井架的构件截面可靠指标。结果表明,风载和垂直载荷情况下的可靠指标明显低于最大钩载下的可靠指标,表明不可忽视风载对海洋钻机井架的影响。     

井架可靠性设计中抗力的确定

在大量调研统计的基础上，运用结构可靠性理论，求得了ＪＪ２５０／４２－Ｋ型井架抗力的概率分布类型及抗力系数。井架构件的抗力服从于对数正态分布，抗力均值ｍＲ＝ｋＲＲｋ。井架常用钢材为１６Ｍｎ和Ａ３，其抗力系数ｋＲ和Ｒｋ可由资料查得。对１６Ｍｎ和Ａ３以外的钢材，根据概率统计法，对影响抗力的３个主要因素──材料强度、截面几何特性和计算模式，分别确定各自的均值与标准差，然后求得抗力系数和抗力变异系数。     

轴心压杆稳定性计算的模糊可靠性方法

基于信息熵中模糊性度量与随机性度量相等可实现模糊变量等效为随机变量的原理，把轴心压杆的模糊临界失稳强度等效为随机临界失稳强度，把轴心压杆的栽荷视作服从正态分布的随机变量，对轴心压杆模糊临界失稳强度的安全系数与模糊可靠度进行了探索。     

基于模糊失效准则的构件可靠度评定技术研究

机械构件从安全到失效存在中间过渡状态,对于重要构件,需要考虑这种状态才更符合实际。基于模糊失效准则,给出了干涉变量服从正态分布以及失效过程服从3种不同隶属函数下的模糊可靠度评定方法。对于更为一般的情况,可采用数字仿真的方法来评定构件的模糊可靠度。计算结果表明,选用不同的隶属函数,对模糊可靠度影响不大;选用不同的模糊区间,对模糊可靠度影响较大;随着仿真次数的增加,模糊可靠度的准确度有所提高。     

井架实腹式轴心压杆稳定性计算新方法

钻井井架所受载荷具有很大的不确定性,即模糊性和随机性。针对井架实腹式轴心压杆的常规稳定性计算方法的不足,提出了一种新的井架稳定性计算方法,即模糊可靠度的计算方法。介绍了新方法的计算原理和计算公式,给出了单根轴心压杆模糊可靠度的计算示例。示例中的某井架的材料为16Mn钢,σs=343MPa,计算得到的模糊可靠度达0.999998,从而验证了新方法的精确性。     

基于模糊累积损伤的构件疲劳可靠度评定

对于机械工程中的关键承载构件,较为准确的评定其服役期间疲劳可靠度对机械结构的安全运行是非常必要的。常规Miner法则存在一些实际问题,认为谱载下构件疲劳过程是一个典型的模糊过程,疲劳累积损伤是一个模糊变量。建立了基于模糊累积损伤的构件疲劳可靠性干涉模型,导出了模糊可靠度评定的一般公式和仿真方法。研究表明,对于一般的机械构件,选用常规可靠度的评定方法是可以的;对于承受随机交变载荷的特殊机械构件,需选用模糊疲劳可靠度的评定方法。     

DZ450/9—S钻机底座结构模糊优化设计

考虑了应力约束、位移约束、局部稳定约束和截面尺寸上下界约束条件的模糊性 ,以底座的结构质量为目标函数 ,建立了底座结构模糊优化设计的数学模型。结构优化采用了离散变量的拟满应力结构优化设计与有限元分析相结合的方法 ,克服了满应力设计只能考虑应力约束和尺寸约束的局限。采用二级模糊综合评判确定最优水平截集 ,从而将模糊优化问题转化为普通优化问题。计算结果表明底座结构模糊优化设计比底座结构非模糊优化设计更为合理 ,经济效益更为显著     

滤饼质量对井壁周围应力和井壁稳定性的影响

无论是过平衡钻井,还是欠平衡钻井过程,都可能导致井周围地层孔隙压力改变,这样就使通过假定地层孔隙压力恒定而得到的井壁周围应力分布和地层的安全钻井液密度范围与实际偏离。滤饼质量直接影响到井壁附近地层的孔隙压力,定量地分析了滤饼质量对井周地层径向应力、切向应力、轴向应力和剪应力的影响。结果表明:一方面随着滤饼质量的提高,井筒内钻井液液柱压力对井壁地层的支撑作用逐渐增强,井壁地层抗剪切垮塌的能力相应提高,井壁稳定性变好;另一方面,地层颗粒间的接触应力逐渐增大,岩石抵抗张性破裂的能力增强,地层的破裂压力提高,井壁稳定性变好。滤饼质量好坏对低渗透地层的影响尤其显著。     

BP神经网络法预测水基绒囊钻井液当量静态密度

为研究水基绒囊钻井液当量静态密度随井深变化规律,以绒囊钻井液PVT实验数据为样本,建立了反映绒囊钻井液压力、温度和密度关系的BP神经网络。以BP神经网络为基础,建立与压力和温度相关的井深与绒囊钻井液井下静态当量密度预测模型。模型计算结果相比多元回归预测结果,与PVT实测数据相对误差更小,与磨80-C1井现场测定的0~2 500 m钻井液静态当量密度结果更吻合。用建立的BP神经网络模型预测磨80-C1井所在的磨溪地区绒囊钻井液2 500~6 000 m的静态当量密度,发现绒囊钻井液随井深增加密度逐渐减小,表明绒囊未在高温高压下被压缩成连续相,随井深增加,温度使气囊膨胀作用比压力压缩作用更明显,间接证明了绒囊结构抗压缩能力强的同时,也表明温度加强了绒囊封堵作用。同时,BP神经网络应用于预测钻井液井下静态当量密度,为井下密度预测提供了一种新的数学处理方法。     

渤中19-6复杂断块构造地应力分布规律试验研究

渤中凹陷19-6复杂断块构造同时受到走滑断裂与次级断裂切割的影响,难以通过对区域主控构造来判断地应力大小关系和方向。为提高区域钻井作业安全与效率,落实区域主控构造类型及地应力分布规律,对渤中19-6构造北部的2口探井开展了地层破裂试验,并对3口井进行了井下电成像测井。试验结果分析表明:渤中19-6构造区域内地应力表现为水平最大地应力>上覆岩层压力>水平最小地应力的分布特征,与区域内走滑断层为主控构造、正断层为次级构造的地质认识相符。井下电成像测井分析表明:受走滑断层影响,与周边油气构造地应力方向不同,构造区域内水平最大地应力方向在NE90°~110°。根据试验结果分析得出区域构造应力系数,并建立了渤中19-6构造北部沿深度的地应力剖面,具有较高的精度,为井位与钻井轨道优化、开展井壁稳定分析提供了可靠依据。     

复杂断块油田中的断层封堵性研究

本文以笔架岭复杂断块油田为例,在精细研究其断裂构造的基础上,应用断面图分析法,应力场分析法,断面两侧岩性封堵量及断层泥涂抹封堵量计算法,断裂封闭性模糊判别等方法,结合钻井,测井,岩心等资料,对笔架岭地区控制油藏形成的主干断层封堵性进行定性,定量研究,在此基础上,对断层封堵性与油气分布进行了分析,总结出复杂断块油田滚动勘探开发 的有效方法。     

径向井钻杆截面变形模型及实验分析

径向水平井技术在国内外已研究多年。但其钻杆的弯曲状态、应力应变分布始终未见研究报道。现文运用刚塑性理论,对有限弯曲状态下的钻杆弯曲进行了建模,得出其中性层始终位于钻杆拉伸侧的结论。且随着钻杆上所受阻力的增加,中性层偏离越大;采用塑性增量理论,建立了钻杆截面变形模型,应用所建立的模型对实验结果进行了分析。从而确定了钻杆与滑道的间隙是决定钻进成败的关键。对比分析发现钻杆上的阻力,有相当一部分来自造斜器对钻杆的方向性挤压。这为改进造斜器的设计、增加钻进进尺指出了方向。     

射孔对煤层扩孔段地应力分布影响的分析

在煤层扩孔时由于扩径比过大,扩径钻井时钻具工作扭矩相应也会很大,扩孔钻井工艺实现困难。为此提出了在扩孔前期利用射孔工具在煤岩中先进行射孔的方法,改变目的层煤岩应力,降低煤岩剪切强度,最终达到减小钻头切削接触力,降低钻头工作扭矩,提高钻井效率的目的。建立了煤层扩孔段有限元模型,给出了无射孔时煤层扩孔段井眼的应力分布,同时就煤层扩孔段布孔方案对井眼地应力分布的影响进行了研究。通过不同射孔方案对地应力的影响来确定最终优化的布孔方案。     

自适应防漏堵漏钻井液技术研究

针对钻井液漏失地层非均质性强及漏失通道尺寸难以准确预知等问题,提出了自适应防漏堵漏钻井液技术。该技术无须明确预知漏失地层孔喉直径,能自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的漏层具有很好的封堵作用,封堵速度快,封堵层浅,适合于油层防漏、堵漏。室内评价表明,自适应防漏堵漏钻井液能在一定范围内对不同孔径分布的漏层产生良好的封堵作用。封堵率达到90%以上,封堵带压力强度大于9MPa,封堵厚度小于1cm,切片后渗透率恢复率达90%以上。现场应用证明,自适应防漏堵漏钻井液能有效提高地层的承压能力,并且有良好的防漏及堵漏效果。     

应用模糊集成法预测油气空间分布——以大民屯凹陷潜山为例

模糊集成法采用模糊集合表征勘探信息存在的不确定性,通过数学方法将地质信息、钻探数据和主观经验有机结合在一起,最终得到预测油气空间分布规律的成果图即后验概率图,表示未发现油气空间状况,这样能有效降低勘探风险。应用该方法对大民屯凹陷潜山油气空间分布进行了初步预测,基本圈定了油气的分布范围,能有效指导油气勘探。     

基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口分析

准噶尔盆地南缘区域断层多、背斜构造明显,地应力分布复杂,主应力方向随位置变化较大,不利于水平井轨道优化及钻井液密度窗口设计。为此,在三维地应力场计算模型建立过程中考虑了背斜构造对局部应力的影响,数值求解得到的地应力分量值比采用解析法得到的地应力值更准确;相应地,在此基础上计算得到的钻井液密度窗口值比利用解析法得到的钻井液密度窗口值更准确。首先对区块内的高探1井进行单井实测及单井地应力分析,然后对目标区块三维地应力场进行精细化有限元建模计算,从而得到区块的三维地应力场数值解;根据三维地应力场中主应力的方向角分布情况,优化水平井轨道,并计算出相应的安全钻井液密度窗口,为高泉区块安全优快钻井提供理论依据和准确的参考数据。研究表明基于三维地应力的水平井轨道优化及钻井液密度窗口计算模型是准确的、实用的。