箭型回压阀抢接装置性能试验评价及结构改进

回压阀抢接装置对于发生钻具内喷时抢接是否成功起到关键作用。为了提升人员操作的简便性和装置的可靠性,对在用的3种箭型回压阀抢接装置采用反循环方式人造内喷,模拟不同喷高、是否含硫等不同现场实际工况,验证装置抢接时间、成功率、操作难易程度等性能。结合现场试验暴露的问题,对装置进行了增加过流面积、增加手柄数量、轻量化设计等针对性结构改进。研究结果表明,该新型装置过流面积达到6675 mm^(2),较原有装置过流面积至少增加1.37倍以上,冲击力最大减少近80%,且具备操作简便、可靠性强、重量更轻等优点。

无资料地区小流域山洪灾害风险预警研究

文章以抚顺市15个小流域为例,通过计算临界雨量、判定暴雨预警响应级别、确定防洪能力、设计及分析洪水位等过程,对无资料地区小流域山洪灾害风险进行定量评价。结果表明:15个沿河村落中处于低、一般、高和极高风险区的分别有1个、7个、3个和4个,当发生暴雨红色、橙色、黄色和蓝色预警时需响应的村落为3个、4个、6个和2个,土壤含水量、河流位置及防洪能力是影响临界雨量的重要因素。

自动发电控制技术在电网中的应用

介绍了自动发电控制的功能、设计思想及在河北南部电网的应用。

催化裂化装置衬里-金属复合结构非稳态热载传热研究

采用线性叠加原理研究高温压力容器衬里-金属复合结构在非稳态热载下的传热机理和规律。通过建立考虑多层传热的非线性有限元模型,研究了衬里-金属复合结构在非稳态温度载荷作用下的传热规律,讨论了锚固钉分布、衬里破坏程度及衬里隔热性能对结构温度分布的影响。研究表明:锚固钉密度越大,金属层温度越高,锚固钉周围温度场呈轴对称变梯度下降分布;金属层温度随衬里损坏程度的增大明显升高,损坏厚度比按0,20%,40%,60%和80%增大时,金属层温度升高幅度分别为8.0%,10.0%,13.1%和23.3%,损坏高度为96,288,480 mm时,金属层温度增加幅度依次为16.7%和5.71%;衬里材料当量导热系数与金属导热系数一致时达到复合结构温度极值,C02衬里在内集气室温度750℃、衬里损坏高度为288 mm、衬里损坏厚度80%时的温度极限为336℃。

制冷系统中应用R22/R142b非共沸混合制冷剂时冷凝温度和蒸发温度的确定

R2 2 /R14 2b非共沸混合制冷剂在冷凝器和蒸发器中其冷凝温度和蒸发温度是变化的。混合制冷剂浓度、冷凝压力和蒸发压力的不同 ,都会导致其最高冷凝温度、最低冷凝温度、最高蒸发温度和最低蒸发温度发生变化。因此 ,压力、温度和浓度等参数的选取是R2 2 /R14 2b应用中需要解决的问题。本文利用溶液热力学的有关定律 ,采用严密的数学推导及定性分析导出它们之间的相关关系式 ,并绘制相关曲线和图表 ,为R2 2 /R14 2b的应用提供了方便。

1999年夏季高温季节河北省南部电网运行技术分析及对策

针对 1999年夏季高温季节河北南部电网的运行情况及暴露的问题进行分析 ,提出了满足当前负荷增长需要的建设改造对策。

地下储气库井管柱沿程流体状态数值模拟

确定注采过程中天然气在油管柱内的运动状态是分析储气库井管柱受力、确定冲蚀位置的关键。根据井身结构和运行参数建立天然气流经储气库定向井油管柱过程的物理模型,通过数值试验研究造斜段管柱内沿程速度、涡量和近壁压力分布;分析注采压差、井斜角及油管内径对管柱近壁压力的影响规律。结果表明:油管柱内流体状态受注采压差和井身结构影响,天然气流速和近壁压力在流入流出造斜段时发生波动;管柱沿程速度和动压随井深增大而减小,冲蚀点位置出现在造斜段流入端和流出端管柱中心线与最大狗腿角位置径向线的连线上;随着注采压差增大,流入端和流出端弯曲外侧和内侧平均压程比均明显增大;随着井斜角增大,流入端弯曲外侧和内侧的平均压程比增大,流出端弯曲外侧和内侧的平均压程比减小;随着油管内径增大,流入端弯曲外侧和内侧的平均压程比减小,流出端弯曲外侧和内侧的平均压程比增大。

页岩层压力与声波传播特性关系研究

页岩气是储存在页岩中以游离和吸附态存在的天然气,储量大,经济价值高。地球物理测井是页岩气勘探开发的重要技术手段,利用测井资料预测和评价页岩气层是一种高效、经济的方法。本文利用声学及有限元的知识,采取二次吸收的人工边界条件,利用ANSYS软件建立起了声波在页岩层中传播的有限元模型。通过改变压力的值,得到纵波振幅随压力增加而增加,并利用Origin软件拟合出压力与纵波振幅的关系表达式。通过软件模拟得到的压力声波传导特性的关系对实际测井有重要指导意义。

高压液固两相流节流阀耐冲蚀特性研究

选择性能参数可靠的节流阀,对"三高井"(高压、高含硫、高产)合理控制井底压力起到关键作用,是成功建立二次井控的决定性因素之一。针对常用的筒式、楔形和孔板3种节流阀,基于离散相模型开展了冲蚀数值模拟仿真,研究了不同节流阀的冲蚀损伤机制,分析了流体压力和颗粒运动速度等对阀芯冲蚀速率的影响,并利用现场试验对数值模拟结果进行了验证。研究结果表明:3种阀阀芯最大冲蚀速率均随着流体压差、颗粒质量流量和颗粒密度的增大而增大,且在相同条件下,抗冲蚀能力依次为筒式阀>楔形阀>孔板阀;现场试验结果与模拟结果一致,证明了建立的离散冲蚀模型的可靠性。综合考虑耐冲蚀能力、节流压井可靠性和井控工艺等要求,建议在"三高井"105 MPa节流管汇主节流中使用筒式阀,辅助节流使用楔形阀,逐步淘汰使用孔板阀;对筒式阀节流控制箱和楔形阀下游变径处进行结构改造优化,以满足更长时间、更高强度的节流控制要求。研究结果可为节流阀的设计制造和现场施工参数配置提供理论依据。

导管架装船过程中滑靴结构力学分析

为了提高海洋油气作业安全性,保证大型平台结构实现无伤拖运,对海洋钻探平台导管架装船过程中的滑靴结构安全评价方法展开研究,基于弹塑性理论对导管架建造和装船过程中的滑靴结构进行数值计算,并对不同工况下滑靴结构的力学行为进行对比分析,得到了滑靴整体和局部的应力分布规律及危险点位置。研究表明:滑靴中部节点支反力大于两侧节点,反力最大位置出现在两侧桩腿范围以内;建造期和平稳装船时,滑靴结构应力危险点出现在顶部桩腿附近及拖点,不平稳装船时,桩腿传递的竖向力作用线随装船过程的进行逐渐靠近底部约束位置,垫木及底部钢板应力在竖向载荷作用下明显增大;与建造期和平稳装船相比,桩腿和滑靴上部顶板应力水平明显提高。

基于多重非线性管-土耦合模型的管道应变设计方法

基于应变的管道设计方法是利用位移控制思想实现管道的极限状态设计,是管道设计的发展方向。考虑材料非线性和载荷非线性建立管-土耦合模型进行基于应变的管道设计,以设计应变作为可靠度评价指标,建立埋地管道可靠度评价分析模型,通过对不同断层参数和管道参数的分析,得出定量的管道可靠度结果。结果表明:管道的轴向最大拉伸应变和轴向最大压缩应变随断层错距与土壤内摩擦角增大而增加;壁厚、径厚比、埋深对跨断层埋地管道极限应变状态影响很大,参数敏感性最大的是径厚比;敏感性分析的结果可以作为埋地管道完整性评价模型的状态变量。研究结果可为跨断层埋地管道完整性评价及管道安全测试方法提供思路参考。

准脆性高温设备衬里材料热固耦合应力研究及计算

采用弹性理论研究高温设备衬里结构传热规律和热-机械应力求解方法,提出基于最大线应变理论的衬里材料破坏判定准则。考虑准脆性衬里材料拉压不对称性和拉压许用应力不同,建立符合工程实际的衬里-金属复合结构线性随动有限元模型,在此基础上对衬里-金属复合结构数值模型进行热固耦合应力分析,得到在温度和内压载荷下衬里结构的拉、压应力分布及量化规律,并通过衬里材料破坏判定准则进行强度判定。研究衬里材料破坏的主要影响因素,得到内压、温度、衬里脱落程度和隔热能力失效程度对衬里-金属复合结构温度场分布及强度的影响规律:内压从0.25 MPa增大到0.45 MPa、温度从550℃升至950℃及导热系数从3.45×10-4W/(mm·K)增大至2.76×10-3W/(mm·K)过程中,金属应力增幅分别为63%,78%和300%;衬里脱落厚度达到60%以后,金属层应力呈迅速增加趋势。提出的基于材料力学强度准则的拉压非对称衬里材料强度研究方法合理实用,在相关衬里结构设计和强度校核中具有良好的适用性。

基于自相似模型的气井管柱中流体的近壁压力试验研究

气井管柱内流体运动状态和近壁压力分布的确定对井筒安全和完整性评价有重要意义。从相似性原理出发设计气井管柱流体力学试验,通过尺寸比尺和流速控制实现模型与原型的几何相似和雷诺数自相似,采用试验和数值计算对气井造斜弯曲段管柱近壁压力进行对比研究,利用相对误差分析验证试验的可行性。结果表明:气井管柱室内流体试验满足雷诺数自相似下的几何相似条件;当取运动黏度为试验不变量时,管柱近壁压力的试验模拟结果与数值计算结果相比偏小,当试验压差为0~20 MPa时,近壁压力最大相对误差为4.12%,且压差越大,相对误差越小;随着生产压差(p_p=5~20 MPa)和油管内径(D=76.00~157.08 mm)的增大,管柱整体近壁压力和沿程压力降增大;造斜弯曲段流入端的局部压程比随油管内径增大而增大,流出端规律相反。满足几何相似和雷诺自相似条件的管柱流体试验是气井管柱近壁压力研究的有效手段。

油气田设备多相流冲蚀磨损主控因素研究进展

针对油气田开发过程中,大量设备/管道承受高压/高流速多相流体中固相颗粒的冲蚀磨损作用,易导致损伤失效情况,系统梳理了国内外对材料冲蚀磨损主控因素的研究成果,着重分析了金属材料力学特性、多相流体特性、固相颗粒特性和冲蚀磨损条件等4类因素对金属材料冲蚀速率的影响规律,指出了当前油气田设备多相流冲蚀磨损主控因素研究在分析方法方面仍存在不足,并为后续研究工况设置、实验装置使用方式提出了建议。

基于热力学试验和数值方法的非线性衬里材料性质

通过物理试验和数值试验对衬里材料热-力学性质进行研究。对工业上测定高温、内压作用下的大型衬里设备材料导热系数时不能有效模拟环境载荷及升保温控制的问题,设计实际可行的室内升保温试验,对衬里材料在设备高温运行状态下导热性质进行研究。通过力学试验研究衬里材料力学性质和强度破坏形式,讨论衬里材料力学性质随围压的变化规律。将物理试验参数下的耦合数值试验结果与规范对比。研究结果表明:室内升保温试验和力学试验可作为衬里材料传热特性和力学性质参数获取的方案,为数值试验模拟实际工况提供数据支持;当金属质量分数升高时,同等围压条件下的衬里材料抗压强度有明显提高;当金属质量分数一定时,衬里抗压强度随着围压的增大而提高;随着围压增大,衬里弹性模量和本构曲线的斜率都增大,应力极值也相应提高,且在达到应力峰值后,轴向应力平缓下降,径向应力则逐渐趋于平稳;衬里层整体内侧受压,外侧受拉,具有应力不对称特征。物理试验与数值试验相结合是研究衬里材料热-力学性质的有效方法。

提高锅炉汽包水位测量准确度的研究

分析了火电厂锅炉汽包连通器式水位计的测量误差及产生误差的原因。提出了减少或消除水位测量误差的途径和方法 ,认为改进汽包水位测量结构是一种简便、可行、有效的方法。

MTO/FCC反应器高温高压设备隔热衬里对金属壳体温度分布的影响

MTO/FCC反应器高温高压设备的隔热衬里发生局部开裂或破碎时,该部分衬里将保持全部或部分隔热功能。以衬里的破坏厚度和破坏高度作为控制变量,研究衬里破坏程度对衬里-金属结构温度分布的影响。结果表明:设计温度为750℃时,随着衬里破坏厚度和破坏高度的增加,衬里-金属结构温度逐渐升高,且存在温度上限;当衬里设备存在"施工缝"缺陷时,随着衬里破坏厚度的增加,衬里-金属结构的温度增高,最大温度为546℃;当衬里破坏厚度超过80%时,金属壳体最高温度为346℃,验证了国外手册中衬里破坏决策书选取350℃为极限温度条件的科学性和适用性。

复杂气井井筒完整性量化分级评价方法

基于统计学理论提出了一种复杂气井井筒完整性的量化评价方法,并进行了工程应用。在力学分析和失效评价的基础上,引入了统计学理论和可靠度计算方法对复杂气井井筒完整性进行全面的评价。基于中心点法推导了量化井筒完整性的可靠概率计算公式,并用Monte-Carlo法验证了其精度。通过建立“井筒完整性可靠概率”与“井筒完整性可靠性指标”之间的关系,给出了复杂气井井筒完整性的分级评价标准。研究表明:中心点法和Monte-Carlo法得到的T4井筒完整性可靠概率分别为0.8966和0.9106,井筒完整性的评价结果分别为“较可靠”和“很可靠”,证明了中心点方法精度良好。研究成果可为复杂气井井筒的设计、安全风险评价提供理论和方法支持。

基于M-C方法的复杂气井井筒完整性失效因素不确定性分析

基于Monte-Carlo法对不同的随机性指标进行不确定性分析,得到影响复杂气井井筒完整性参数的随机概率分布情况,并给出相应的概率密度。研究表明:在工程和实验室样本下基于M-C方法得到的管柱材料参数、管柱强度、水泥环材料参数、水泥环强度和井筒围岩参数均符合Gaussian分布,且参数的不确定性分析结果受样本空间影响很大,样本区间越大,结果精度越高。研究成果可为复杂气井井筒的设计、安全风险评价提供理论和方法支持。

基于因子载荷矩阵的复杂气井井筒完整性失效贡献因素重要度量化方法

基于统计学理论提出了一种针对复杂油气井井筒完整性失效贡献因素的量化评价方法并进行了工程应用。通过引入因子载荷矩阵推导了井筒完整性评价的因子分析模型,以最少信息丢失为原则对井筒完整性失效的贡献因素进行了分类、筛选和重要度排名,将井筒完整性失效的贡献因素类别从23类压缩为7类,在保证精度的情况下提高了统计效率。重要度分析表明:"抗剪切失效"对普光T4井筒完整性失效的贡献最大,累计重要度达到了11. 093;而"结构失效"对顶事件普光T4井筒完整性失效的贡献最小,累计重要度为1. 199。研究成果可为复杂油气井井筒的设计、安全评价提供理论和方法支持。