水下连接器密封结构设计参数灵敏性分析

分析了卡爪式水下连接器密封结构的接触载荷和设计参数之间的关系,通过求解压缩量与接触载荷的理论关系方程,获得接触载荷与设计参数变量的显式表达式。以压缩量、密封面倾斜角、密封环圆弧曲率、中径高、密封环弹性模量等5个设计参数为自变量,分析参数变化对接触载荷的影响。基于正交设计方法,获得了各参数的灵敏度衡量值,并对各参数的影响大小进行排序。研究结果表明,在同一压缩量情况下,接触载荷随密封环圆弧曲率的增大而增大,随弹性模量增大而增大,但随密封面倾斜角的增大而减小,随中径高的增大在逐渐减小。相对于接触载荷,压缩量对其影响最敏感,中径高次之,最不敏感的是密封接触面倾斜角。     

水下井口连接器密封结构性能分析

水下井口连接器在生产过程中面临的工况和环境较复杂。通过有限元计算,分析了连接器在安装预紧工况和生产工况下密封圈的密封性能。研究了轴向预紧力、密封圈接触应力和径向压缩量等参数之间的相互影响规律。通过编写Abaqus的inp程序,分析完井与修井工况下承受弯矩载荷的井口连接器密封性能,研究了金属密封圈左右接触面不同弯矩载荷下的接触应力相互影响规律。分析结果表明,连接器在承受2.02×10~6N·m的弯矩条件下,金属密封圈虽然发生面积较大的屈服,但是仍然具有密封性,能够有效密封内压。研究成果可为水下井口连接器的安全应用提供参考。     

水下湿式电连接器密封件寿命预测

水下湿式电连接器是一种工作在海水、油液及钻井液中的连接水下设备的连接装置,基于严酷的工作环境,其密封技术极其重要,因此密封件的寿命很大程度上决定了水下湿式电连接器的工作寿命。以压缩永久变形率作为老化特性指标,研究基于恒定温度作用下的水下湿式电连接器寿命计算方法。通过建立热电耦合的有限元模型,分析得到工况下密封件的温度分布。同时建立了基于阿伦尼乌斯公式的寿命预测模型,依据国标试验中测量出的不同温度下密封件寿命和压缩永久率对应的数据,通过逐步搜索法编程计算公式的系数,编写了温度作用下的寿命预测算法,将有限元计算结果代入算法,得到橡胶密封件的压缩永久变形率和温度对应与其寿命值的曲线关系图。该方法对水下湿式电连接器寿命预测具有重要意义。     

含腐蚀缺陷的水下连接器密封圈性能分析

密封性能是水下连接器的设计难点,实现密封的核心部件是金属密封圈.为了分析腐蚀对金属密封圈密封性能的影响,利用SolidWorks建立含有腐蚀缺陷密封圈的水下连接器三维仿真模型,导入ABAQUS进行有限元分析,得到连接器在不同工况下的密封圈应力云图,进而可以得到连接器临界密封功能失效状态.只有当预紧力足够大,使得密圈接触...     

水下跨接电缆湿式接头多级密封结构设计

针对中国南海某油田开发项目中水下采油树及电潜泵使用的水下跨接电缆,研究了其湿式电接头在插合全过程的密封性能.根据实际工况的湿式电接头母头,设计了一种多级密封结构,对其密封结构及插合过程进行力学分析,并辅以有限元分析进行验证,用以保障湿式电接头在插合全过程的密封性能.     

油气压力随机波动下水下连接器密封特性对比

为获得油气压力随机波动下具有不同密封结构的水下连接器的密封特性,以透镜式密封结构和VX钢圈密封结构连接器为研究对象,建立了油气压力的随机波动模型,以密封面最大接触应力、有效接触宽度和密封件回弹量为密封性能指标,采用有限元方法对比分析了不同连接器的密封特性。分析结果表明:在考虑油气压力随机波动时,透镜式密封结构的最大接触应力、接触宽度和回弹量的均值及方差均高于VX钢圈密封结构的对应值;在油气压力随机波动下,透镜式密封结构密封性能优于VX钢圈密封结构; VX钢圈密封结构在密封面有效接触宽度和密封件回弹量指标方面具有更好的统计稳定性。所得结论可为水下生产连接器的优化设计及现场应用提供参考。     

水下管汇水平连接器结构及安装方案分析

水下连接器作为水下跨接管与水下生产设施的连接部件,是连接系统的重要组成部分。设计了2种不同的水下管汇水平连接器方案,第1种方案选用定位锥式安装方式,定位准确;第2种方案选用支撑臂式安装方式,操作快速。分析了这2种方案的结构组成和安装过程。在连接器及其安装工具、液压系统的结构方面,定位和对中功能的准确性,二次锁紧功能的可靠性等方面进行了对比。提出了改进建议。     

深水水下连接器的对比与选择

水下连接器的选择是水下生产系统设计的关键技术.把国外深水水下连接器产品分为3类,对比分析得到每一类连接器的特点和适用性.指出在水下连接器的选择中需要考虑的要点.介绍了Gemini气田水下生产系统中连接器的选择过程.     

深水垂直连接器基座结构设计与分析

根据深水垂直连接器的自身特点和操作要求,设计垂直连接器的基座结构,采用有限元软件Workbench建有限元模型,根据不同载荷工况,进行结构分析计算。通过基座结构的设计与分析,提出了垂直连接器基座结构设计的要点和基座结构的计算分析方法。     

水下采油树S密封结构优化与试验研究

S密封作为水下采油树的非金属密封圈,是水下安全生产的关键部件之一。以S密封为研究对象,进行了结构和密封机理的研究并对其结构参数进行优化。通过建立有限元仿真模型,研究了密封圈截面长度、截面宽度、弹簧直径及圆弧半径等参数对密封圈性能的影响规律,并根据影响显著性采用响应面法对密封圈的关键结构参数进行优化分析,以最小等效应力与最大接触应力为目标,对密封圈结构参数进行优化。将优化后的S密封与优化前进行对比,结果得出在安全性能和密封性能上S密封均有显著的提升;最后通过静压试验对S密封进行了密封性能测试,试验结果表明S密封满足密封性能要求。研究方法和结果可为S密封以及其他类似结构密封圈的结构优化提供理论依据及数据参考。     

水下井口生产热膨胀力分析与井口环空密封完整性评估

基于南海东部某海域的钻井资料,运用热力、结构力学理论,建立水下井口的热-结构力学轴对称有限元模型,运用ANSYS软件对海床以上井口的轴向热膨胀力进行计算。采用经典理论计算套管串由于热膨胀在井口产生的力,对环空密封总成的长期密封完整性进行评估。结果表明,在4 285 m井深和正常温度压力条件下,由于流体热循环在套管挂处产生向上的力为2 811 kN,而环空密封总成锁环工作能力为3 247 kN,因此,环空密封总成锁环可抵抗热膨胀产生的向上的力。为确保油井生命周期的井口安全,提出在套管挂顶部下入锁紧补芯,以限制套管挂和密封总成在生产过程中由于热膨胀而向上移动。上述评估方法及措施为水下井口在生产过程中的密封完整性评估提供参考。     

沥青路面下封层材料结构力学性能的研究

针对高速公路沥青路面下封层应用现状，采用几种试验方法，对乳化沥青材料、下封层结构及力学性能进行了室内试验研究。在此基础上分别在江苏沿江高速公路及连徐高速公路铺筑了乳化沥青下封层、改性乳化沥青下封层、改性热沥青下封层、稀浆封层以及单层式、双层式下封层试验路．并对试验路进行了性能检测，据此推荐出了下封层材料及结构型式。     

南海1500 m水深油气开发项目飞线安装方法

简要介绍水下生产系统用飞线国内外发展现状,分析飞线的类型、功能构造及常见的安装方法。在此基础上,针对南海1 500 m水深油气开发项目的不同类型飞线,进行安装方法概述,包括主要安装设备、安装步骤及关键安装技术要点分析。研究结果可为我国未来油气开发或其他水下工程飞线安装施工提供借鉴。     

三自由度水下摄像照明系统设计

基于闭路成像技术研制了一套三自由度水下摄像照明系统,可在海洋环境1 500 m深度实现对水下生产系统进行全视角、远距离的视频监测,通过光纤路由器将实时图像上传至陆上的综合显示平台,并自动储存在硬盘录像机内。介绍了三自由度水下摄像照明系统的基本组成,对广角和长焦模式下摄像机对于目标物的全覆盖观察进行计算。照明舱与摄像舱使用旋转轴连接,解决了传统四自由度的摄像照明装置由于长时间运转带来的水平旋转误差问题; 针对应用区域海面与水下1 500 m的温度变化,选择金属膜片式补偿器对电机舱进行正压力补偿。提出使用紫外线杀菌灯从舱外照射镜头,进行海洋生物防护,解决了玻璃罩材质选择受限和紫外线穿过玻璃罩产生的能量损失问题。     

水下基盘导向桩连接器设计与应用

为解决水下基盘在钻完井作业中导向绳和导向桩必须整体取出、整体下入等问题,研制了水下基盘导向桩连接器。在对连接器主要结构进行理论分析的基础上,应用有限元法对该工具的外壳、环形套筒、套筒底座进行分析,证明工具结构的安全性。室内试验表明,水下基盘导向桩连接器能在设计方案下快速连接释放。该工具已应用20多井次,累计使用时间达888 d,表明连接器可使用ROV液压工具进行操作,性能指标满足海洋钻井和修井要求,大幅节省作业时间、降低作业风险、提高作业时效、节省费用。     

水下远距离全视景成像特性分析

为了提高海底工程设备的视频监测能力,开展远距离全视景成像照度和成像衬度的研究,为固定式水下视频远距离全视景成像系统的设计提供依据。首先,确定水下视频成像系统结构,建立水下远距全视景成像的摄像机接收照度和成像衬度计算模型,分析后得到摄像机接收照度和成像衬度随成像距离的增大而迅速减小;接收照度随摄像机俯仰角度的增大而增大,成像衬度则先增大后减小。此外,在不同监测距离下和不同摄像机与照明灯距离下,摄像机均在俯仰角度为-40°左右时取得最大成像衬度。试验结果证实,摄像机成像亮度和成像质量随成像距离的增大而减小,成像质量随俯仰角度的减小而先增大后减小,在-40°左右取得最佳成像质量。     

液压闸板防喷器胶心的封井机理与结构参数设计

论述了闸板防喷器胶心的封井机理与封井过程中的封井力、密封比压与胶心前部密封储胶量的计算公式，讨论了影响闸板防喷器胶心封井比压和使用寿命的胶心结构参数提出了合理选择胶心结构参数的建议。     

海上油田隔离密封性能优化研究及应用

针对海上油田生产井中出现的井下密封筒的磨损、划伤及腐蚀导致插入密封容易失效的问题,设计了一种新型插入密封工具。介绍了该插入密封工具的结构与工作原理; 通过胶筒受力分析来确定结构参数,并对主要零件进行了有限元分析。在海上油田应用压力膨胀式插入密封,对其进行坐封及验封。经理论分析和试验证明:设计的压力膨胀式插入密封工具满足插入密封的技术指标要求,并能在有缺陷的密封筒里实现有效密封。