非均匀载荷作用下套管挤压强度有限元分析

采用有限元分析方法，运用大型有限元软件ABAQUS，分析计算了受非均匀外挤载荷作用下的套管挤压强度。通过非均匀载荷作用与均匀载荷作用下套管强度的对比，说明载荷的不均匀性对陶管强度的影响。     

出砂量对射孔套管力学性能的分析计算

油井生产中地层出砂会严重影响射孔套管的力学性能,造成套管损坏.建立射孔套管在出砂层段的三维力学有限元模型,应用Ansys有限元软件分析该出砂层段射孔套管力学性能.研究认为,在出砂地层射孔套管力学性能变化较大,表现为射孔处套管的抗挤强度减小,套管最大应力在射孔处产生.均匀载荷下,套管应力与地层中出砂高度成抛物线关系,生产中应减小或增加出砂量达到远离出砂高度临界值,以减小套管应力.非均匀载荷下,随着出砂量增加,产生的空洞高度增加,套管的应力逐渐减小.因此,在非均匀载荷下,应提高出砂量以增加空洞高度,达到提高套管的抗挤强度,延长套管使用期限.     

套管空间受力问题的计算机仿真分析

本文建立了套管变形的空间有限元力学模型及数学模型，并开发了其空间有限元仿真软件，为分析井下复杂力学系统作用下，套管破坏提供了简捷的手段。空间套管模型上仅受非均匀载荷作用时，其仿真结果与文献［１］中平面问题仿真结果一致，即这种情况下，平面应变问题仅为套管空间问题仿真的一个特例。文中对套管空间问题进行了弯曲、扭转、内外压等组合载荷作用下的仿真分析，为研究套管复杂力学系统作用的破坏、变形过程提供了具有参考价值的理论指导意义．     

非均匀外压下含磨损缺陷套管的挤毁极限载荷分析

采用非线性有限元方法，按平面应变问题处理，分析了含磨损套管受井下非均匀外压作用时的挤毁极限载荷及挤毁失效方式，同时计算了含磨损套管受均匀外压作用时的挤毁极限载荷，与试验结果比较吻合。研究结果表明，套管在均匀外压下发生挤毁时，极限载荷最大，挤毁模式是套管磨损部位的管壁向管外凸出，屈服区主要分布在套管塌陷部位外壁及磨损部位的内壁。非均匀外压下发生挤毁时，挤毁模式是套管磨损部位的管壁向管内方向塌陷，屈服区域主要分布在套管挤毁后凸出部位内外壁及塌陷部位的内外壁。且外压分布越不均匀，挤毁极限载荷越低；套管偏心度越大，抗挤能力越差。     

地应力对玻璃钢套管抗挤强度影响的分析

在煤层气开发活动(如注水、压裂)的过程中,当套管穿过复杂的地质构造时,任何一层地质结构发生变化,都会使得区域构造发生小范围变化,这些变化会引起局部构造应力场发生较大的改变,导致套管所受的应力发生变化.鉴于此,本文基于地应力作用下套管的力学模型,利用有限元数值模拟软件,分析均匀地应力与非均匀地应力对玻璃钢套管强度的影响.分别研究这两种情况下套管失效的过程,重点分析均匀地应力下套管内部Mises应力分布规律,以及非均匀地应力对套管抗挤强度影响的规律.并编制了计算均匀地应力及非均匀地应力条件下套管抗挤强度计算的程序.     

梯度非均匀有限板中裂纹动态响应的有限元分析

为了研究梯度非均匀有限板中裂纹动态响应问题,用波动有限元的方法研究了梯度非均匀板中裂纹在冲击载荷作用下的动态响应.通过对裂缝宽度与到裂端距离插值的方法求裂尖端处的动态应力强度因子(DSIFs),对指数衰减脉冲作用下弹性模量按单向线性变化的梯度非均匀有限裂纹板进行了数值计算.结果显示:无论板材料梯度参数及裂纹长度如何变化,裂尖处动态应力强度因子时程均呈起始快速上升转而缓慢下降;无论在什么时刻,裂尖处动态应力强度因子随裂纹的长度减小而减小,随板材料的功能梯度参数增大而减小.     

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况，采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算，研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下，螺牙面的接触压力和应力分布规律，结果表明：API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部，并且4扣的接触压力和应力较大，最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺旋套管，减少套管连接部位失效事故的发生具有重要意义。     

非均匀荷载下套管受椭圆度影响的应力分析

在考虑初始椭圆度的油田套管和非均匀外部荷载作用的基础上,通过ANSYS建立套管的有限元分析模型。选取不同均匀度系数的非均匀荷载组合进行对比研究,研究其应力分布规律,以及其应力值大小在不同椭圆度下的变化情况,并与理想圆形套管数值分析结果进行对比。研究表明:套管应力值的大小以及应力分布规律与初始椭圆度的大小以及非均匀荷载的均匀度系数大小有关; 套管的椭圆度增加时,或者荷载的不均匀度系数减小时,套管最大应力值增大,应力分布不均匀度也增大。应合理的控制椭圆度的大小来提高套管的抗挤毁强度。     

板壳单元模型中非均匀载荷的处理方法探讨

结合DLQ50轮胎起重机的底架结构分析,重点探讨了其非均匀载荷的施加方法,指出了等效接点载荷作用方法的局限性.通过运用ANSYS程序中的表功能特征,提出了新的载荷施加方法,该方法可以成为处理各种板壳单元模型中的非均匀载荷作用的一般方法.     

岩石,水泥环,套管互作用的粘弹塑性有限元力学模型

本文首次建立了套管变形的粘弹塑性有限元力学模型。通过理论和实践证明，力学模型Ⅲ是准确而可靠的。此力学模型可研究套管外壁受均匀或非均匀载荷作用下，其弹塑性变形过程，是一种研究套管形的新方法。该模型在华北油田应用，我们仿真摸拟出了套管罱的外载荷大小分布，为寻求套管周围的地就力大小及抵抗套管变形的方案提供了重要的参考数据。     

深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的确定

深井小尺寸套管下入遇阻时，随着下放力的增加，将产生失稳弯曲。由于弯曲会造成套管与井壁的接触，会造成摩擦力增加，抵消了部分下放力，使作用在卡点处的有效下放力减少。根据经典的管柱弯曲理论和相关实验研究结果，可以建立深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的计算模型。通过规律分析和实例验证，表明计算模型是比较合理性的，对比结果较吻合，为实际施工中发生入下遇阻情况、实施下压套管措施时，在保证安全有效的前提下，确定最大下放力提供了较合理的参考依据。     

环口套管加强型T型圆钢管节点的滞回性能研究

为了提高桁架管节点的承载力及抗震性能,采用环口套管加强方式对管节点进行加强.基于有限元分析环口套管加强型管节点在承受轴向循环荷载作用下的滞回性能.通过分析发现:环口套管加强模型滞回曲线包围的面积显著大于未加固模型滞回曲线所包围的面积.同时,由于环口套管提高了节点相贯部位的主管刚度,使得破坏部位于相贯处的焊趾处转移到了套管两端边缘部位的主管表面.此外,基于有限元计算结果,分析了模型的延性比和能量耗散等抗震性能参数.结果表明:加强型节点的延性比和能量耗散值均有大幅度提高.     

临兴致密气区块水平井套管优选的研究与应用

临兴致密气区块地层具有低孔、低渗、低压、低温的特征,自然产能低,需要经过后期压裂改造才能产出工业气流。随着中海油对致密气勘探开发力度的加强,临兴致密气区块钻井量剧增,钻井过程中套管费用在钻井总费用中的占比较大,所以,优选最合适套管对降低致密气整体开发成本具有重要的意义。通过中海油防腐图板和最大载荷法分别对套管腐蚀和套管强度进行分析和研究,结果表明,临兴区块不存在硫化氢,主要是CO₂腐蚀,由于CO₂含量较低,采用普通碳钢材质管材即可满足安全生产要求;同时,对不同极限状况下的套管强度进行数值模拟,选择17.4kg/m、P110级别生产套管可满足安全作业要求。     

大口径瓦斯抽排钻孔套管稳定性分析

为了研究大口径抽排钻孔套管的稳定性,在总结套管抗挤强度计算方法的基础上,分析了地层流体压力、固管质量、表土层沉降、爆破震动及巷道开挖引起的围岩次生应力等因素对大口径瓦斯抽排钻孔套管的稳定性的影响。结果表明：表土层沉降产生的负摩阻力增加了套管轴向应力,进而减小了套管的抗挤强度;爆破震动产生的应力波的衰减特性与套管距炮心的距离有关,当套管处的径向应力峰值大于套管的动抗挤强度时,套管发生失稳;巷道开挖产生的围岩次生径向应力值一般小于原岩径向应力值,对套管稳定性的影响较小。     

基于ANSYS的埋地套管力学分析

运用ANSYS软件,建立了埋地套管的三维有限元模型。通过室内实验,分析了埋地套管管中心应力与地面施加载荷之间的关系,以及不同载荷下套管长度方向上的应力分布规律,并与有限元模拟结果进行对比,验证了模型的可靠性。最后结合油田几种套管案例建立了三维有限元模型,分析了套管达到屈服强度后的地面施加载荷的临界值,研究结果可为管道与套管的安全防护提供一定的参考。     

MID-K电磁探伤测井仪器改进设想

根据电磁探伤原理及测试实例研究分析,电磁探伤在测量双层套管时,内层管的内外壁及外层套管内壁均能探测清晰,结论正确,但对于外层套管外壁仍不能探测清楚,针对这种情况,建议对仪器进行改进,在仪器下部增加一个聚焦线圈,用以增强仪器的探测范围.这样就可以增加外层套管外壁腐蚀情况探测的准确性.