隔水套管波流联合作用下涡激振动计算

隔水套管是石油工程中的重要设备。将隔水套管简化为海底固定、下层平台简支的梁模型 ,考虑Morison非线性流体阻尼及流体涡激力 ,建立套管的振动控制方程 ,并采用多项伽辽金法 ,分别计算了流作用和波 -流共同作用于 170m深水套管的非线性涡激振动响应 ,为隔水套管的动强度分析提供了可行的方法     

浅水隔水导管动态响应及涡激振动疲劳损伤

介绍波浪海流作用下的隔水导管动力学模型,总结极限强度分析、稳定性校核和涡激振动Vortex Induced Vibration（VIV）疲劳损伤分析方法,并就某隔水导管实例分析动态响应和VIV疲劳损伤,得到隔水导管的极限强度结果、稳定性校核结果、VIV疲劳寿命满足钻井作业要求。所提出的隔水导管振动响应、VIV疲劳损伤及寿命分析方法为隔水导管的安全保障提供参考和技术支撑。     

24″隔水导管涡激效应分析及尺寸优化

为了更精确地评价隔水导管涡激效应,简化了隔水导管受力模型,并建立计算方法,结合现场工况对24in隔水导管进行了理论分析,综合静力与波流涡激振动分析结果,在满足海况条件的基础上,如果以50年为开发周期的油田,24in壁厚1in隔水导管在强度方面可以满足要求对现场作业,对井口稳定性分析具有一定的指导意义。     

风涡激振动力作用下,平台上部塔架结构的设计和计算

基于有关试验研究成果，论述有关理论，结合规范要求，总结归纳风涡激振动设计规则和设计过程，并联系国内某海洋平台上部放空管设计实例，给出风涡激振动作用下，海上柔性结构设计、计算方法。     

海洋立管涡激振动计算方法进展

针对海洋立管的涡激振动的计算问题,评述了近年来国内外研究进展,并对未来的发展趋势进行展望.     

波流耦合作用下的立管涡激振动分析研究

利用有限元软件ABAQUS中的AQUA海工模块对立管进行了数值模拟计算.在分析计算过程中,利用Morison方程求出波流耦合力,然后将水动力载荷由流场传递到立管进行动力分析.在频域和时域的振动分析中,每一步的计算结果作为下一步的初始条件进行迭代分析.分析结果表明,经过数次迭代立管的模态响应更加接近实际情况.     

海流涡激效应对钻井隔水导管疲劳强度的影响

钻井隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管,在海上钻完井过程中起着非常重要的作用。在深水海域,由于隔水导管泥线以上长度的增加,海流对钻井隔水导管疲劳强度影响作用加剧,从而影响隔水导管的使用寿命。开展海流涡激效应对钻井隔水导管疲劳强度影响研究,能够为钻井隔水导管尺寸和材料选择提供科学依据。文中对隔水导管进行了力学分析,将隔水导管受力模型简化为下部固定,上部简支的梁模型来分析。利用流体阻尼及流体涡激力理论模型,计算海流作用下涡激效应对于隔水导管疲劳强度的影响。结合南海某海域的海况资料,对海上钻井隔水导管的疲劳强度和使用寿命进行了分析和校核,给出了该海域合理的隔水导管尺寸。通过研究得出:随着水深的增加,海流对隔水导管的涡激效应会逐渐加强,对隔水导管疲劳强度影响加剧。     

立管涡激振动的离散涡数值模拟

通过离散涡方法求解立管所受涡激升力,并与立管动力响应方程相耦合来对涡激振动问题进行时域内的数值模拟。通过在均匀来流和剪切来流下的模拟,所得的结论与其他文献中的结论比较吻合,较好地揭示了立管涡激振动的特征。     

考虑管土作用海底管线涡激振动分析

将VIVANA模型与梁单元结合建立海底管线悬跨段涡激振动(VIV)数值模型,利用弹簧模拟管土作用,采用频域和时域非线性相结合的方法对涡激振动问题进行求解,计算在土壤非线性边界条件下的海底管线悬跨段涡激振动响应.采用三种不同的弹簧进行计算,弹簧具有不同的P-δ曲线.本文对求解方法的有效性进行考察,研究了土壤非线性对涡激振动的影响.     

剪切流作用下隔水管涡激振动响应机理

开展剪切流作用下隔水管涡激振动实验,分析剪切流作用下隔水管涡激振动特征参数及振动响应机理。实验中基于光纤光栅传感器测试技术采集剪切流作用下隔水管在流向和横向的涡激振动响应,实验数据处理时消除了实测信号中隔水管轴向预张力的影响并采用模态分析法求取隔水管位移响应。实验数据分析表明,剪切流作用下:隔水管不同位置处同一方向涡激振动响应频率一致;涡激振动锁定现象发生在涡泄频率对应的最大阶次固有频率附近且涡激振动受该阶次固有频率主导;受模态竞争的影响,剪切流涡激振动呈现多频响应形式;隔水管在流向的主导频率是横向主导频率的2倍;受相位角影响,实验中隔水管单个振动周期的运动轨迹呈扁斜"8"字形,多个轨迹重叠后呈"新月"形。图8表1参27     

套管柱的新一代回压阀

介绍了能满足不同钻井条件下现代固井要求的标准系列回压阀,给出了不同型号阀的结构设计和技术特性.     

有限单元法在温度计套管振动核算中的应用

在工业现场中,温度计套管的尺寸、形式和材质的选用直接影响热电偶、热电阻、双金属温度计等的测温效果和使用寿命。套管能否符合现场的振动要求是影响安全运行的最重要因素之一。因此,对温度计套管进行振动核算越来越成为招投标方、设计人员和生产厂家所关注的焦点问题。天津市中环温度仪表有限公司运用有限单元法,开创了一种全新的套管自然频率的计算方法,使振动核算更趋严谨、合理,并已原始取得了该计算程序的软件著作权。通过对比ASME等目前存在的其他计算方法,论证了有限元法计算结果的准确性,该方法对套管规格设计和现场振动判断具有非常重要的指导意义。     

深井盐层套管非均匀载荷计算与套管设计方法研究

深入分析复杂盐层奈件下套管承受的载荷是盐层套管安全设计的关键。结合中原油田第三系盐膏层地质条件，利用FLAC软件建立了高倾斜韵律盐层的套管载荷分析三维模型，改变套管外的水泥封固奈件，探讨了盐层套管承受的非均匀载荷和套管内的应力分布，提出了盐层套管的设计方法。研究表明：环空水泥胶结不良时盐层容易对套管产生非均匀的挤压载荷；在高倾斜韵律盐层中，套管受到的非均匀载荷更高；盐层的非均匀载荷使套管内切向应力和轴向应力的集中比均匀外挤载荷下高得多；非均匀载荷下套管抗挤安全系数可以依据von Mises屈服准则来确定。     

套管膨胀后的抗挤强度计算

对膨胀套管膨胀后抗挤强度下降的原因进行了分析,考虑材料的包辛格效应及大的环向残余应力水平对套管抗挤强度的影响,对API屈服强度套管挤毁公式进行了修订,给出了膨胀后套管抗挤强度的计算方法,并对相关参数取值方法进行了讨论,以实测数据对理论计算结果进行了验证,证明修订后的公式具有高的计算精度。     

磨损套管抗挤强度计算模型

套管磨损后其承载能力降低,因此对磨损套管进行抗挤毁能力预测或评估就显得尤为重要。采用数值模拟和实物试验相结合的方法,系统分析了磨损套管的挤毁失效机理、影响抗挤强度的因素及影响规律。分析得出,月牙形磨损套管的挤毁属"三铰"失稳,严重磨损处首先屈服进入塑性区并产生很大变形,从而导致整体结构发生弹塑性失稳。磨损套管的抗挤强度随剩余套管壁厚、磨损半径和轴向载荷分别呈指数、幂函数和线性函数式变化。以此为基础,从未磨损套管实际抗挤强度计算入手,建立了完整的磨损套管抗挤强度计算模型,并对模型进行了试验验证,试验结果表明,模型计算值与试验实测值的相对误差在5%以内。所建立的磨损套管抗挤强度计算模型可用于磨损套管和未磨损套管抗挤强度的预测和评估。      

套管全管壁屈服挤毁压力计算

分析了API屈服挤毁公式和ISO全管壁屈服挤毁压力公式,认为:API Bulletin 5C3屈服挤毁设计的基本原理是管内壁屈服即失效,实际上,内壁开始屈服时套管还有很大的抗挤余量,对于D/t＜15的厚壁及特厚壁套管,若按API提供的这种最小屈服挤毁公式计算,会造成管材浪费或选择套管难的问题;而ISO全管壁屈服挤毁压力公式并非是全管壁屈服公式,可能并不适合所有壁厚段套管强度的计算。为此,根据弹塑性力学理论推导出了任意屈服半径处及全管壁屈服时的挤毁强度公式。通过计算对比可知,对于D/t≤15的厚壁管（API Bulletin 5C3用屈服公式计算套管强度）用von Mises屈服准则计算的套管内壁起始屈服挤毁强度值,要比现行的API Bulletin 5C3屈服挤毁值高15. 45%,而全管壁屈服挤毁值至少要比API Bulletin 5C3屈服挤毁值高出32. 78%。      

储层压实引起套管失效的机理研究

套管失效问题是一个世界性的难题,严重影响了石油工业的经济效益。其典型失效形式包括套管腐蚀、径向变形、剪断等,失效原因包括油井水腐蚀、层间滑动引起的剪切作用和非均匀地应力作用等,其中油藏压实是诱发失效原因的主要因素之一。为了弄清油藏压实对套管损坏的影响规律,在对地层发生压实的原因、机理进行了研究的基础上,对地层压实引起的套管失效机理进行了详细分析,提出了预防或减少压实地层套管失效的对策,即提高套管设计水平,确定合理井身结构,维持合理注水压力,采用厚壁套管等。     

振动波在套管中衰减室内模拟试验研究

在采用钻头振动波信号进行丛式井井眼防碰监测时,通过采集经由风险邻井套管传输到地面的井底钻头振动波信号,使用相关软件分析和处理,进而预测出在钻井钻头是否趋近于风险邻井套管.为了进一步确定振动波在套管中的衰减规律,在室内试验条件下,分析了不同管径和不同接头数目对振动波在模拟井筒中衰减的影响.通过试验发现：井筒的接头数目越多,振动波的衰减越大;管径对振动波衰减的影响与力锤激发的信号的特征、井筒本身的结构尺寸以及固有频率有关.     

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应用测井资料识别川东飞仙关组鲕滩储层是个新课题。文章从鲕滩层的测蝇响应特征出发,在提取岩性特征测进数和建立电相－岩相库统计模式的基础上,采用极值方 聚类法实现自动分层,以灰色关联法识别单井剖面的鲕滩相地层;同时,结合储层物性参数解释建立了鲕滩储层测井识别模式,编制了鲕滩储层蝇识别处理程序。应用表明,雇人有较高的分辨力,能识别出单井剖面中０．５m以上的鲕滩滩储层,提高了鲕滩储层的纵横向预测精度。