定向穿越管道的挤毁失效及其防护装置的设计

定向穿越敷管技术由于其特殊优势,被越来越多地应用于油气管道敷设,但复杂的地质条件又极易导致穿越管道挤毁失效,对油气输送安全造成严重威胁。为此,针对复杂地层中穿越管道的挤毁失效行为,分析了其失效原因,主要是由孔壁失稳、地层沉降和地下水渗流等所导致的。进而基于管材非线性及管土耦合作用,建立了无缺陷和凹陷穿越管道的挤毁数值计算模型,并对其挤毁行为进行了研究。结果表明:①无缺陷管道与凹陷管道的挤毁失效模式不同,完整穿越管道的挤毁过程可分为6个阶段,管道横截面经历了椭圆形、"新月"形、"葫芦"形及"8"字形变化过程;②而凹陷管道的挤毁过程可分为5个阶段,管道横截面经历了"心"形、"新月"形、"葫芦"形及"8"字形变化过程;③围土压力越大,管道的挤毁失效后果越严重。最后,设计了一种结构简单、易于操作且具有自主知识产权的定向穿越管道用防护装置,可以有效降低管道发生凹陷、挤毁等失效的概率,延长管道使用寿命,可用于穿越危险地层的油气管道防护。     

基于知识的参数化智能设计技术研究

结合KBE技术的发展以及在机械设计中的应用,提出了一种面向产品设计流程的智能化设计方法.结合基于实例推理的设计技术和基于知识的参数化设计技术的优势,将知识融入设计流程,在总体设计、详细设计等产品设计全过程实现智能化快速设计.     

星形橡胶密封圈的密封特性分析及截面改进

建立了X形(星形)密封圈的有限元计算模型,研究了预压缩量、摩擦因数、介质压力、橡胶硬度对其密封性能和力学性能的影响。为提高密封圈的密封性能,延长使用寿命,对其横截面形状进行了改进,并对其静密封和往复动密封性能进行了分析。研究结果表明,X形密封圈的Von Mises应力和接触应力随着摩擦因数的增大而逐渐降低,但随介质压力、橡胶硬度的增大而增大;而结构的特殊性使得X形密封圈Von Mises应力随预压缩量的增大而减小;改进密封圈不但继承X形密封圈的优点,而且实现了三道密封功能,在保持良好密封性能的同时改善了结构的应力集中现象;特别是在往复动密封中,改进密封圈的应力波动较小,密封性能优于X形密封圈,避免了X形结构触角过早发生疲劳失效和撕裂,延长了密封圈的使用寿命。     

长胶筒在水平井酸化管柱中的可行性分析

针对目前水平井酸化施工中缺乏完整的工艺措施和配套安全、可靠、高效、适用的井下工具等问题,提出了采用长胶筒实现水平井酸化施工的密封、锚定、支撑功能的新思想,并开展了其工作机理研究。利用ABAQUS有限元分析软件,完成了摩擦因数f=0.1～0.6情况下,长胶筒在水平井施工工况下的有限元分析。分析结果表明,该长胶筒在水平井酸化施工作业中基本满足要求。     

地层塌陷作用下埋地管道应变响应分析

为研究地层塌陷对埋地管道力学性能的影响,基于薄壳大变形和管土耦合作用,应用有限元软件对地层塌陷后未形成悬空的X65管道应变响应进行数值模拟,分析地层塌陷量、管道壁厚、埋深及地层土体性质（弹性模量、泊松比和粘聚力）对管道应变响应的影响规律。结果表明:管道的挠曲变形和轴向应变随着塌陷量的增大而增大,随着壁厚的增大而减小;上覆土粘聚力较大时,管道挠曲变形随着埋深的增加而减小;而当上覆土粘聚力较小时,管道挠曲变形随着埋深的增加而增大。地层土体泊松比对管道变形和应变影响较小;管道挠曲变形和轴向应变随着土体弹性模量和粘聚力的增大而增大,但不同地层沉降量下的轴向应变变化规律不同。     

轴向载荷对牙轮钻头螺纹锁紧环联接性能影响的分析

在新型牙轮钻头上，螺纹锁紧环代替了原来的滚珠。起锁紧牙轮、防止牙轮脱落的作用。文章采用弹塑性接触有限元法，利用ANSYS有限元分析软件，将材料的非线性和状态非线性耦舍求解，同时，考虑了轴向载荷时螺纹锁紧环螺纹联接性能的影响，通过分析计算得出了各螺纹牙面的接触压力、轴向位移和Von Mises应力的分布情况，为螺纹锁紧环的设计提供了理论依据。     

等壁厚螺杆钻具定子螺旋槽拉刀设计

围绕等壁厚螺杆钻具定子螺旋槽的加工问题,在分析了螺杆钻具定子螺旋曲线的特点及加工方法的基础上,确定采用铣削加工进行粗加工,然后采用拉削进行成形加工的方法进行螺杆钻具定子螺旋槽的加工,并对拉刀进行了设计计算.     

基于Pro／E的弯管注塑模具设计

工业的突飞猛进。带来了塑胶工业的欣欣向荣。也促进了塑胶模具工业的蒸蒸日上。利用Pro／E模具设计模块对弯管进行注塑模具的设计,不但使模具设计的周期缩短,也节约了成本。且从设计到制造的过程中保持了数据的正确性,从而提高了产品的质量。     

油气井井漏井壁与波纹管接触应力分析

基于钻井过程中的波纹管堵漏技术,采用有限元分析方法对与井壁接触情况下的堵漏波纹管膨胀过程进行了研究。模拟了井眼中波纹管的膨胀变形,得到了波纹管施工加压膨胀和井壁接触过程中的等效应力分布云图、波纹管的位移、应力变化规律,以及波纹管膨胀后和井壁的接触状况。波纹管加压膨胀变形过程中,其应力、应变对应于管体几何形状呈对称分布,管体各处的等效应力和应变不同。波纹管并非在全周长上与井壁发生接触,部分弧段没有接触压力。膨胀内压增加时,接触区域扩大,接触压力有明显升高。井壁只在波纹管与其最先接触点,以及随后接触的波峰顶点处会出现较高的Mises应力。该方法为油气井钻井过程中出现的井漏波纹管堵漏施工时膨胀内压的确定提供了依据。     

管柱螺纹连接计算中的圣维南效应分析

螺纹连接处是石油套管柱最薄弱的环节,套管螺纹的抗拉强度决定了套管的抗拉强度。采用非线性有限元法,在考虑圣维南边界效应的情况下,较为准确地描述了管柱接头的接触和应力状态。结果表明,位移边界和载荷位置的变化对管柱螺纹接头的Mises应力和接触压力极值有明显的影响;位移边界和轴向载荷施加位置在距离螺纹接触区1个管柱直径的长度时,可基本消除圣维南边界效应对应力敏感区的影响;对于不同的管柱类型和连接情况,应根据螺纹牙型、尺寸和载荷条件确定圣维南边界效应的影响范围,否则会有较大的计算误差。