隔水管挠性接头弹性体刚度特性分析

以隔水管下部挠性接头为研究对象,利用有限元分析软件ABAQUS建立其有限元分析模型,分别对挠性接头弹性体在不同橡胶材料、不同作用力和不同橡胶钢板组合下的轴向刚度与旋转刚度进行了分析。分析结果表明,挠性接头弹性体轴向刚度关于应力呈现非线性变化;弹性体刚度随着钢板与橡胶层数增多或橡胶硬度的增加而变大,随着施加轴向力的增加,弹性体轴向刚度降低;弹性体旋转刚度是一随角度呈非线性的变化量,随着弯矩的增大,弹性体平均旋转刚度减小。该分析结果可以为隔水管挠性接头弹性体的优化设计提供参考。     

隔水管快速接头卡簧设计与分析

从快速接头连接过程的角度出发,针对隔水管快速接头的关键部件卡簧,建立卡簧变形与卡簧端面角度及开口角的关系式,采用理论计算与仿真模拟相结合的方法,对卡簧的端面角度及开口角进行了优化。并采用有限元分析软件ABAQUS对所设计的快速接头进行了局部分析和强度校核。分析结果表明,卡簧变形理论值与仿真结果相比误差在10%以内,即在正常使用的卡簧斜面倾角范围内,得到的卡簧变形量计算式能够为卡簧斜面倾角与开口角的合理设计提供理论依据。卡簧变形量与卡簧截面惯性矩有关,卡簧开口角度大小对卡簧变形量的改变影响不大。采用倒圆角的方法,能够很好地解决卡簧结构开口处的应力集中问题,对卡簧的改进具有指导作用。     

液压力对吸入模块密封胶芯性能影响研究

以在我国南海深水服役的无隔水管钻井液回收钻井系统为对象,为了解决密封胶芯寿命低的难题,进行吸入模块密封胶芯有限元分析,研究胶芯在海底工作时单面受压和双面受压对胶芯与钻具间的接触压力、胶芯von Mises应力峰值的影响,分析不同液压力下胶芯与钻具间的接触压力、胶芯von Mises应力峰值的分布规律,以期为胶芯延寿提供技术参考。胶芯材料模型采用近似不可压缩弹性材料的两参数Mooney-Rivlin模型函数,采用罚函数法进行求解。研究表明,海水液压力对胶芯与钻具间的接触压力、胶芯von Mises应力峰值有着显著的改善作用,应在吸入模块两胶芯间设计压力调节装置。     

隔水导管螺纹接头连接性能研究

基于非线性有限元分析方法,以隔水导管螺纹接头为研究对象,对承载工况下不同标准齿形螺纹接头的抗拉能力进行分析,并采用改变螺纹锥度和改变螺纹螺距的方法对螺纹进行了优化。算例表明:隔水导管螺纹接头在拉伸载荷作用下,各螺纹牙应力分布不均匀,每个螺纹牙根部应力最大,且第1个螺纹牙根部存在严重的应力集中现象。通过改变螺纹的锥度和螺距,能够使隔水导管螺纹接头应力分布更加均匀,提高隔水导管螺纹接头的连接质量。     

隔水管接头O形密封圈密封性能分析

针对海洋石油开采中隔水管接头密封失效会增加大量的钻井成本,钻井液泄漏会污染海洋环境等问题,开展了隔水管接头O形密封圈密封性能的研究,确定了O形密封圈密封失效模式和失效判据。以隔水管O形密封圈为研究对象,利用大型有限元分析软件ABAQUS建立其有限元分析模型,对密封圈在不同工作压力、不同压缩率和不同密封端面角度下的密封性能进行了分析。分析结果表明,压缩率一定时,最大应力随着工作压力的增加而增加,且应力峰区位置逐渐向O形圈被挤入的位置移动;工作压力、压缩率及密封配合端面角度对O形圈最大接触应力有一定的影响,正常使用范围内,能够保证O形圈的正常密封性能;一定在压缩率范围内,剪应力随着压缩率的增加而增大明显。分析结果可以为隔水管接头O形密封圈的优化设计提供参考。     

环空条件下输气软管内的气体渗透机理

输气软管有着非固定管线的优势被大量用于海上天然气的输送，是海上油气高效开发的重要设备之一，但由于天然气中小分子组分在压力作用下溶解到软管高分子内衬层中，会进一步扩散到软管环空层中，在环空条件将影响气体的渗透行为，会导致环空憋压并产生酸性环境威胁软管结构和使用寿命。为此，采用物理模拟与数值模拟结合的方法，研究了温度、压力、金属遮挡和泄压等条件下研究了环空输气管内部气体扩散过程，并分析了对气体渗透的影响。研究结果表明：(1)环空中的金属抗压层与高分子材料贴合，对气体的渗透起到了遮挡作用；(2)理论模型中利用第3类边界条件引入遮挡系数表征其遮挡作用，为理论计算的简化处理起到积极作用；(3)环空中的温度和压力影响水组分的相态变化，当环空中水组分的气体密度达到临界值，会出现液化水，液化水的出现为环空酸性条件提供了物质基础；(4)环空压力是影响渗透速度的另一个主要因素，对于新管，环空中压力上升的变化率随环空压力先增加后降低，对于输气过程中的软管，环空泄压后，其压力上升的变化率初始较大，随环空压力升高而降低。结论认为，实验和模拟过程得出的结论，可为输气软管环空状态计算与预测提供技术参考，也为输气软管...