岩盐地层中水泥环弹性模量和厚度对套管强度的影响

采用有限元法研究了岩盐地层中水泥环的弹性模量和厚度对套管强度的影响规律.将"套管-水泥环-地层"简化成一个平面系统,以等效的弹性地层代替蠕变的岩盐地层,并将地应力分为均匀和非均匀两种情况,而将水泥环的弹性模量和厚度设为可调参数.研究结果表明:在"套管-水泥环-地层"系统中,最大应力总是发生在套管的内壁;当水泥环的厚度一定时,其弹性模量存在一个中间值,等于该值时套管中的最大应力达到峰值;单纯增加水泥环的厚度不一定能够改善套管的受力状况,有时甚至会恶化,只有当水泥环的弹性模量大于一定数值后,增加其厚度才能改善套管的受力状况.     

疏水纳米颗粒在油层微孔道中的吸附机制

基于对疏水纳米颗粒在储集层微孔道系统中的受力分析,建立了作用对象问的微观作用能数学模型,计算了疏水纳米颗粒和水分子所受的微观作用能量级,进而阐述了两者的竞争吸附机制.计算结果表明,疏水纳米颗粒受到的综合作用为指向孔壁的引力作用,总作用能量级约10-18～10-17J,是水分子与孔壁的作用能量级的103倍左右,在竞争吸附中占绝对优势,这使得疏水纳米颗粒可以突破孔壁表面的水化层并与孔壁产生牢固吸附.通过扫描电子显微镜和能谱仪检测了疏水纳米颗粒在岩心孔壁的吸附状况.结果显示,经纳米液处理过的岩样表面具有大量纳米颗粒组成的微结构,说明纳米颗粒确实突破了水化层并在岩心孔壁形成了吸附层.     

N80钢在地层水中的应力腐蚀行为研究

分别在空气和地层水两种环境中进行了不同应变速率下N80钢的慢应变拉伸(SSRT)实验,并进行了断口电镜扫描分析.研究发现,N80钢在空气中断口为均匀的韧窝,呈韧性断裂;而在地层水中,出现了晶间断裂,显示出应力腐蚀断裂(SCC)的敏感性,力学性能明显降低,并受到应变速率与温度的共同影响.试片腐蚀率实验结果表明,在应力作用下的N80钢腐蚀速率比无应力状态下高12%,而添加适当的缓蚀剂可以减缓N80钢的应力腐蚀,缓蚀率为38%~43.2%,同时力学性能有所改善.     

单流道泵内部非定常流动特性

将叶片和蜗室作为一个整体,对单流道泵内部三维非定常流动特性进行研究,经分析提出了单流道泵内部三维非定常势流流动和三维非定常湍流流动的数值模拟方法,分别计算了单流道泵内部的速度场、压力场和叶片表面的压力分布,对进一步研究单流道泵内部流动具有重要意义。在此基础上计算了叶轮所受的径向力及其变化趋势,为提高单流道泵运行稳定性提供了理论依据。此外还计算了扬程、平均水功率和效率,并与试验值作对比。尽管忽略粘性使得势流计算得到的速度场在蜗壳的局部区域出现反方向流动,从而导致叶片压力面压力沿展向波动变化,但其性能曲线与试验值变化趋势一致,粘性计算结果与试验值相比,精度较高。     

抽油杆柱与油管偏磨机理及偏磨点位置预测

结合油田生产实际,对抽油杆柱与油管系统的磨损介质类型和磨损机理进行了分析,建立了抽油杆三维力学综合分析模型,利用VisualBasic6.0语言和Matlab6.0语言开发了相应的仿真分析软件系统,并进行了三维井眼轨迹对抽油杆柱受力变形的影响研究。利用该软件系统,可以确定抽油杆柱与油管严重偏磨点的位置。使用新型抗摩擦接箍,可使定向井抽油杆柱偏磨的程度大幅度下降,从而节省修井时间并提高油井寿命。     

变密度旋拧射流的线性稳定性分析

用正则模方法研究了变密度无粘旋拧射流线性稳定性特征。对于离心稳定的基本流速度剖面,在解析地得到色散关系之后,分析了不同参数情况下各种失稳机制在流场中的作用,考察了表面张力、旋拧、密度比等因素对扰动增长率的影响。     

轴向运动梁横向受迫振动多尺度分析及DQM验证

用近似解析方法分析轴向运动黏弹性梁横向非线性受迫振动并通过微分求积方法(DQM)进行数值验证.基于外部存在简谐激励的有限小变形细长梁的非线性模型,用多尺度法建立谐波共振时的可解性条件,进而导出稳态周期响应的幅值及其稳定性.稳定稳态周期解的幅值随外激励幅值的增大而增大,随黏弹性系数或非线性系数的增大而减小.采用微分求积法数值求解描述梁横向运动的非线性偏微分方程.计算结果定性验证了近似解析方法预测的相关参数对稳定稳态周期响应幅值的影响,定量比较表明解析结果有较高精度.     

三维编织复合材料理论研究进展

有关三维编织复合材料的理论分析研究归纳为:基于细观结构几何模型的物理性能研究和力学性能研究两部分.纤维体积分数是物理性能研究的最主要参数,力学分析以复合材料的弹性性能为主.合理的几何模型决定了力学性能分析与试验结果的一致性.建立在代表性体积单元尺度的几何模型应用最为广泛,得到了力学性能的试验验证.三维编织复合材料的力学性能的数值仿真主要以有限元方法为主,然而仅仅依赖于对其弹性性能的研究结果还远远不能满足三维编织复合材料作为关键结构部件的使用要求,建立完善的断裂准则是编织复合材料大量使用的理论依据.特殊形状的一次性编织复合材料的力学性能研究有待进一步深入.     

固定边界超临界轴向运动梁平面振动频率

通过数值方法研究超临界速度下,两端固定边界的轴向运动梁平面耦合非线性振动固有频率。发展有限差分法,确定在超临界范围轴向运动梁的径向与横向耦合平面内非平凡静平衡位形。基于非平凡静平衡位形,经坐标变换,建立超临界轴向运动梁连续陀螺系统的标准控制方程。运用高阶Galerkin截断,研究超临界运动状态下梁平面振动的固有频率;并研究Galerkin截断阶数对计算结果的影响。     

气体钻井钻柱动态应力特征

气体钻井的循环介质为气体,黏滞效应远小于泥浆,因此气体钻井钻柱的失效情况比较严重。针对具有超细长比特征的全井钻柱,加入钻柱与井壁的碰撞模型,运用有限元节点迭代法,通过对碰撞冲击应力条件下气体钻井与泥浆钻井的动力学特性分析对比,探讨了气体钻井钻具的失效机理。分析表明,气体钻井的涡动频率和涡动速度明显高于泥浆钻井,气体钻井时钻柱与井壁的碰撞更为频繁且冲击应力比泥浆钻井更大,成为导致其钻柱失效的主要因素之一。