防喷器概率性判废分级评定方法研究

防喷器是防止井喷等重大事故的最后一道防线,其一旦失效,将会严重危害海洋平台人员和设备的安全,并且造成难以估量的损失。目前,国内外无统一的防喷器判废标准,且相关判废标准定性描述较多,适用性差。针对这些问题,提出了基于贝叶斯网络的防喷器概率性判废分级评定方法。首先,根据判废标准对评定对象进行标准判定。其次,考虑自身缺陷和外在因素对判废结果的影响,分别对其进行缺陷安全评定和风险性评定。最后,综合标准判定、缺陷评定和风险性评定结果得到防喷器当前状态下的判废等级。以某FZ35-70型闸板防喷器为例,得到了该闸板防喷器的判废等级和对应的维修建议,验证了所提出方法的可行性,为制定防喷器判废规则提供参考。     

基于XFEM的水下防喷器裂纹扩展分析

防喷器壳体存在初始裂纹会严重影响其安全性能并缩短其使用寿命,因此有必要对防喷器壳体裂纹扩展规律开展研究。在运用ABAQUS软件对防喷器壳体做强度分析的基础上,采用扩展有限元法(XFEM)对含不同尺寸初始裂纹的水下防喷器壳体进行裂纹扩展分析。研究结果表明:防喷器壳体在额定工况下及试验工况下均满足强度要求;初始裂纹的存在会降低防喷器壳体的承压能力;随着防喷器壳体初始裂纹深度及长度的增加,裂纹起裂压力逐渐降低;裂纹后期扩展速率大于初期扩展速率。对防喷器壳体裂纹扩展的仿真模拟,显示了XFEM在防喷器断裂失效分析方面的独特优势,并为防喷器判废研究提供了一种新思路。     

水下井口头疲劳寿命分析

在海洋钻井和生产过程中,水下井口头系统作为钻井和生产设施的基础装备,其疲劳寿命相当重要。以“勘探三号”平台为假设作业平台,以南海某油田海域作为工程实例取值,应用MOSES软件建立隔水管力学计算MOSES模型,得到求解出隔水管下端挠性接头受到的作用力;然后应用ABAQUS有限元分析软件ABAQUS建立水下井口头的有限元模型,根据研究海域土壤P-y曲线线性化,采用ABAQUS非线性弹簧模拟了土壤与水下井口头的相互作用,对水下井口头进行了疲劳寿命计算。计算结果表明,其疲劳寿命满足相关规范和DNV有关水下井口头的设计和使用要求。     

钻杆接头多轴疲劳寿命

在实际钻井过程中,钻杆接头以螺纹连接处的疲劳破坏为主,导致钻井成本显著增加。现有对钻杆接头的研究主要集中于钻杆接头的静力学特性分析,少有涉及钻杆接头的疲劳破坏的研究。基于虚功原理、Von Mises屈服准则及接触非线性理论,考虑螺纹升角的影响,建立了钻杆接头的三维有限元计算模型,分析了钻杆接头的上扣特性及其在复合载荷作用下的力学特性。基于材料S-N曲线,综合考虑尺寸系数、应力集中系数、表面加工系数及表面强化系数的影响,确定了钻杆接头的弯曲疲劳S-N曲线理论模型,通过对比验证建立了满足工程要求的钻杆接头疲劳有限元计算模型。运用多轴疲劳算法,计算了钻杆接头在复合交变载荷下的疲劳寿命,分析了残余应力和表面质量对疲劳寿命的影响。研究结果表明,在上扣扭矩或复合载荷作用下,钻杆接头最大Mises应力均出现在公扣第1有效啮合螺纹牙根处;弯曲井段API钻杆接头的疲劳寿命较小,建议开发适合超深井、水平井、大位移井及大斜度井的专用钻杆接头;残余应力与表面质量对钻杆接头的疲劳寿命影响较大,在钻杆接头螺纹根部引入可控的残余压应力和改善表面质量可以大幅提高其疲劳寿命。     

光杆卡对光杆疲劳寿命的影响

大多数光杆均是在光杆卡子底部断裂,几乎所有的底部断裂均为疲劳断裂。1994年发布的研究结果认为,光杆受到的弯曲应力与光杆卡子处的应力集中交互作用是光杆疲劳断裂的最主要原因。本文报告了光杆卡子产生的应力集中对光杆疲劳强度影响的最新的试验结果。同时通过对配有钳牙式光杆卡和摩擦式光杆卡的光杆的疲劳试验,推出和比较了采用这两种不同光杆卡的光杆的疲劳极限。试验结果采用应力循环曲线表示。     

新型水下防喷器导向系统的研制

研制出了一种新型水下防喷器导向系统,该导向系统省去了导向基板,在水下防喷器下放过程中,利用加装了特制铁钩的导向绳和预先焊接在水下基盘上的挂耳,能够简单有效地解决水下防喷器下放过程中的导向问题。所研制的新型水下防喷器导向系统已成功应用于陆丰13-2油田开发工程,具有良好的应用前景。     

水下基盘波浪荷载疲劳寿命分析

利用SACS有限元分析软件对埕岛油田新型水下基盘结构进行波浪疲劳寿命分析,研究该新型结构的抗波浪疲劳性能.     

SL120型水龙头疲劳试验研究与有限元分析

在钻井作业中,水龙头主要承受起下钻具、悬持钻柱、卡钻或遇阻时提拔钻柱以及排除井下事故等情况下复杂交变载荷的作用,极易发生疲劳破坏。鉴于此,根据SL120型水龙头使用工况,结合各构件材料的受力情况,通过试验获取主要构件材料的S-N曲线,并应用ANSYS软件的Workbench模块开展水龙头整体疲劳分析获取水龙头各构件的应力值,最终得到水龙头各零件的最小疲劳循环次数为1×10~7次,并将所得的循环次数与预期的最大循环次数对比,验证了水龙头的安全性。研究结果为该水龙头的结构优化和材料优选提供了理论依据。     

高温环境下防喷器的几个设计要点分析

提出了用于海洋油气勘探开发的高温高压防喷器设计中涉及的几个要点问题,即承压件的结构设计、温度场的模拟和橡胶件的改进等。针对这3类问题进行了详细的分析,依据ASME规范对研制的FZ48-105型闸板防喷器在高温条件下的疲劳寿命进行评估;对水下和陆地2种工况下防喷器的温度场进行了数值模拟,并阐述了目前橡胶件的改进方向。为高温高压防喷器密封件的设计提供指导。     

深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析

采用水上防喷器(SBOP)系统进行深水钻井可以大大降低作业成本,但在SBOP系统的应用中还有许多问题需要探讨.建立了深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析模型并进行了分析,结果表明:采用水上防喷器系统,导管下入深度可以比常规隔水管系统浅,且导管直径越大水下井口的稳定性越好;大尺寸隔水管会导致水下井口产生较大的横向偏移和弯矩;随着水深的增加,水下井口的横向偏移和弯矩值逐渐增大;水下井口的横向偏移和弯矩值随着钻井平台漂移量的增大而线性增加,并且随着隔水管顶张力的提高而逐渐增大.     

连续油管卷绕弯曲寿命分析

连续油管工作寿命是短是影响连续油管作业成本的主要因素之一,以疲劳强度理论和塑性力学为基础,探讨连续油管在反复卷绕弯曲条件下的疲劳寿命问题,给出连续油管卷绕弯曲疲劳寿命计算方法,并讨论卷绕滚筒半径和油管尺寸对连续油管寿命的影响,分析表明,连续油管卷绕曲疲劳属于低周疲劳问题,疲劳寿命较短;改进边疆油管作业装置的结构,不同导向架是延长连续油管使用时间的有效途径。     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

连续管疲劳寿命试验研究

摘 要:针对油田连续管实际作业工况,研制开发出了基于塑性变形下的连续管低周疲劳试验机。通过CT80钢级连续管疲劳试验表明,随着连续管管径减小或壁厚增加,疲劳寿命明显增加;管内压力增加时,疲劳寿命明显降低;同钢级连续管屈服强度越高,疲劳寿命越高。同时表明,连续管表面缺陷和内部夹杂物会对其疲劳寿命产生极大影响,缺陷和夹杂物尺寸越大,疲劳寿命越低;带有环焊缝对接接头的连续管疲劳寿命明显低于管体寿命。     

油管螺纹参数对疲劳寿命的影响

油管螺纹的几何尺寸是衡量油管疲劳寿命的一项重要技术指标。应用有限元在改变螺纹参数的情况下模拟油管几何形貌,计算应力分布并预测其疲劳寿命,针对油管螺纹参数对其疲劳寿命的影响趋势进行了研究。     

基于SESAM的自升式海洋平台疲劳寿命评估研究

在研究谱分析法基本原理的基础上,搭建了基于SESAM软件的海洋平台节点疲劳寿命评估流程,应用该流程完成了某自升式平台桩腿的疲劳寿命评估,针对该方法中需要输入的S—N曲线、波浪谱、JON—SWAP谱的不同伽马参数、波浪散布图等关键参数进行了敏感性分析,得到的结果和建议可供工程设计时参考。     

高产曲井油管柱疲劳试验及疲劳寿命分析

针对高产曲井油管柱在生产过程中高速流体诱发其振动产生的疲劳失效问题,建立了油管柱动力学模型并求解得到交变应力响应,再结合管材S-N曲线和Miner线性累积损伤理论,形成高产曲井油管柱疲劳寿命分析方法.开展疲劳试验测定油管材料13Cr-L80的S-N曲线,且考虑试件表面质量、加载类型、应力集中和加工尺寸的影响对S-N曲线...     

特殊扣钢管的疲劳理论、试验与应用

为了促进特殊扣钢管抗疲劳性能的进一步提升,从特殊扣钢管管体材料的疲劳、螺纹连接的疲劳、螺纹连接的设计等方面进行了研究。分析了循环载荷作用下特殊扣钢管疲劳产生的主要原因;以法国VM公司和阿根廷Tenaris公司等国外主流抗疲劳特殊扣产品为例,阐述了螺纹设计时摩擦系数、螺距、锥度和应力释放结构对疲劳的影响;介绍了研究特殊扣钢管疲劳问题的试验装置及测取S-N曲线的基本问题,重点讲述了共振型全尺寸疲劳评价试验装置的试验原理。研究结果表明,影响螺纹结构套管疲劳强度的最主要因素是应力集中系数(SCF),螺纹结构往往在公端最后一圈螺纹LET处应力最大,应力集中系数也较大。因此,螺纹结构套管在结构设计上应尽量采用圆滑过渡来降低应力集中系数,母端外侧应考虑抗弯曲机构;可适当降低母端的壁厚、提高螺纹结构的加工精度,在设计上尽量考虑应力释放部分及去除残余应力工艺的使用,从而提高特殊扣钢管的抗疲劳性能。     

预测材料低周疲劳寿命的一种新方法

为寻求更为实用可靠的材料低周疲劳寿命计算方法,根据现有的低周疲劳寿命预测模型,提出采用缺陷能法研究材料的低周疲劳寿命。对各个预测模型的分析比较结果表明,缺陷能法是一种可以比较准确预测材料寿命的新方法。     

对渤海海底管道检测的探讨

渤海自1985年以来,已建成了17条海底管道,总长达100多km。按照国内外海底管道系统规范要求和国际惯例,对这些管道要作定期检查(年度检查)和特别检查,这已成为渤海管道当前需要解决的问题之一。 本文分析了渤海海底管道现状和检测特点,介绍了海底管道检测技术,并就渤海海底管道检测问题进行了探讨。