真三维套管-水泥环-岩层系统力学模型研究

二维力学模型很难真实反映套管的受力状态,三维力学模型没有考虑地质构造形态对套管损坏的影响。为了克服上述力学模型的缺陷,提出了真三维套管-水泥环-岩层系统力学模型。采用ANSYS软件中自底向上的建模方法建立真三维套损力学模型。根据地质勘探获得的三维地质构造信息,在井眼附近取出一定大小范围内的三维地质构造数据点,以获取不同层位各离散点的高度数据,用这些数据建立井眼周围的三维地质构造曲面,在此基础上生成三维实体的粗糙模型。研究结果表明,真三维套管-水泥环-岩层系统力学模型能够真实地模拟套管实际变形,可与有限元分析方法相结合用于套损的预测。     

基于MATLAB开发的锅炉蒸汽雾化喷嘴经济运行模板

注汽锅炉的燃烧雾化参数(主要包括油压、油温、雾化压力和火量)较多,不易找到一个比较理想的匹配值,造成原油燃烧不充分,消耗增加。针对以上问题,作者和项目组成员采用了先进的仿真软件matlab进行了锅炉经济运行模板的开发,根据工况调整运行参数,使锅炉在最佳工作区工作,提高锅炉的热效率。按照软件计算的结果匹配参数运行,注汽锅炉的热效率可达到88．58％以上,注汽锅炉系统效率提高了4．2％。     

基于有限元法的热采井套损机理研究

注汽井套管既受到注汽温度所产生的热应力的影响,又受到套管、水泥环和岩层等结构应力的影响。文章对注汽井套管的失效机理和原因进行分析,归纳总结影响失效的因素;然后利用ANSYS软件建立了套管、水泥环和岩层系统的热—结构耦合的二维平面有限元分析模型。研究了参数变化对热-结构耦合的套管强度的影响。分析结果表明,在小于14mm之前套管壁厚增加会明显降低套管最大峰值应力,此后套管壁厚增加套管最大峰值应力下降速度会减缓。仅从热膨胀角度来看,套管最大峰值应力随蒸汽温度增加而增加。310°C以后套管最大峰值应力随蒸汽温度增加会加剧。     

砂岩泊松比函数的提出及研究

泊松比是一个重要的材料属性参数,它反映了材料在受载情况下横向变形和纵向变形之比,有明确的物理意义。但岩石的泊松比相对金属而言有其特殊性,岩石的泊松比不是定值,而金属的泊松比是定值,故岩石泊松比的变化规律值得深入研究。文中以南充砂岩和武胜砂岩2种岩样为例进行了岩石三轴压缩实验,分析处理了实验数据,提出了泊松比函数概念,并且推导出了泊松比函数公式,得到了泊松比函数与标准泊松比、峰值泊松比以及最大泊松比之间的关系,分析了泊松比函数中的各个材料参数的物理意义。泊松比函数很好地解释了岩石在受力变形过程中的一些物理现象,具有实际的力学研究意义。     

受局部内压管道外表面周向应力函数模拟

为研究封隔器在P110套管内坐封时套管外表面用向应力与胶筒挤压力之间的关系,对套管受胶筒挤压产生的受力不均匀区域划分成有限个微小区域,使每个微小区域内均匀受力;利用ANSYS对1个均匀受压区域进行应力分析,得出管道外表面的周向应力在轴向的变化规律;通过Matlab采用非线性函数对该规律进行拟合,得出周向应力与内压、轴向距离之间的函数;最后在整个不均匀区域内以均匀受压区域下的应力函数为积分因子进行积分,建立整个不均匀区域下周向应力与内压、轴向距离之间的函数解析式;利用该解析式来了解套管内表面所受压力与外表面应力之间的关系,解决封隔器试验装置很难测定内表面受力的困难.本研究方法也可以用于研究卡瓦锚定等问题.     

封隔器胶筒几何参数优选

应用ANSYS有限元软件优选了封隔器胶筒几何参数,通过研究几何特征参数和接触压力之间的关系确定出参数值,分析并得出胶筒与套管的密封峰值接触压力随着胶筒高度的升高而总体呈现降低的规律,同时受剪切强度和密封接触压力分布规律的限制;在同样胶筒子厚度的情况下,胶筒与套管密封峰值接触压力随胶筒倒角增大而增大,但角度增至某一个值时,接触压力会出现畸变;在同样的胶筒倒角下,胶筒与套管密封峰值接触压力随着子厚度的增大呈现先升后降的趋势,即存在最优值。     

三牙轮钻头轮体速比仿真模型研究

三牙轮钻头轮体速比对进行仿真研究,指导钻头结构设计、钻头选型等都起着关键性的作用。从理论上分析了三牙轮钻头的几何结构与牙齿受力的关系,确定牙轮存在一个主动齿圈,并结合最小功原理建立了求解轮体速比的模型,结合钻压以及岩石性质对轮体速比的影响,对该模型进行了修正。将钻头钻进砂岩时的台架试验牙轮/钻头速比实验值和利用模型计算所得牙轮/钻头速比计算值进行了对比,结果表明,该仿真模型能够有效地预测三牙轮钻头的轮体速比。     

PDC钻头切削齿破岩仿真与试验分析

为了利用计算机仿真技术对PDC钻头切削齿的破岩效果进行分析预测,并为PDC钻头优化设计提供数据依据,建立了PDC钻头切削齿破岩仿真模型,研究前倾角和侧倾角的变化对PDC钻头切削齿破岩效果的影响规律。仿真结果与试验结果对比分析证明所建立的PDC钻头切削齿破岩仿真模型可行。分析结果表明,前倾角在15°~20°时,PDC钻头切削齿破岩效果比较好,侧倾角在5°时破岩效果最好,且齿遭破坏的概率相对较低。     

粒子冲击钻井技术述评

为了解决提高硬地层钻井速度的钻井难题,以粒子冲击钻井系统的整个工艺流程为依据,论述了粒子冲击钻井技术的优点和缺点,阐述了其破岩机理.该方法改变了传统钻头切削地层的方式,提高了钻越硬地层的速度,但是地面设备和井下钻头还存在一些需要完善的地方.它代表着高效钻越硬地层的一个发展方向.我国东部地区和西部地区存在着广泛的基岩为火成岩的沉积盆地,粒子冲击钻井技术有可能成为一种高效经济的深井硬地层钻井的新方法.该技术经历了室内实验阶段和现场试验阶段,目前正在迈入商业应用阶段.     

球形防喷器的相似设计

本文针对球形防喷器新产品开发与设计中所存在的问题，用相似理论对球形防喷器胶芯的变形现象进行了分析和研究，提出了球形防喷器的相似设计准则．同时，在检验ＮＬ－Ｓｈａｆｆｅｒ公司的球形防喷器系列产品时，发现该公司的同类产品由低压向高压产品过渡时，产品的主要设计参数符合本文所提出的球形防喷器的相似设计准则．因此，该设计准则可以用于球形防喷器全新产品的开发与研制，也可以指导同类产品系列中高压力球形防喷器的设计．