黏弹性基体中FG-CNTRCs圆柱壳热振动特性分析

建立了考虑碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)尺度效应的宏观功能梯度碳纳米管增强复合材料(Functionally Graded Carbon Nanotubes Reinforced Composites,FG-CNTRCs)圆柱壳自由振动特性的理论模型.综合考虑CNTs的取向和尺度效应,基于Eshelby-Mori-Tanaka(EMT)方法和非局部理论建立了宏观CNTRCs的非局部EMT本构模型.基于Kirchhoff-Love圆柱壳假设,采用Hamilton原理推导了热环境中visco-Pasternak基体中FG-CNTRCs圆柱壳的自由振动控制方程,利用Navier法得到两端简支圆柱壳的固有频率,并与文献中结果进行对比,验证了模型和方法的正确性.分析了非局部参数、CNTs的体积分数和分布方式、圆柱壳的长厚比、环境温度以及地基参数等对简支FG-CNTRCs圆柱壳自由振动特性的影响.研究发现,考虑CNTs的尺度效应后会降低FG-CNTRCs圆柱壳的抗弯刚度,环境温度对简支FG-XCNTRCs圆柱壳固有频率虚部的影响随CNTs体积分数的增大而增大,且长厚比和地基的阻尼参数对虚部的影响有耦合作用.

热力联合作用下热塑性复合材料悬臂梁的弹塑性分析

纤维增强热塑性复合材料由于基体韧性的增大导致其弹塑性特性突出,而考虑温度影响后其力学行为则更为复杂。考虑非线性热载荷与弯矩联合作用的影响,基于Timoshenko梁和塑性线性强化理论,建立了针对纤维增强热塑性复合材料悬臂直梁弹塑性问题的理论分析模型,得到了悬臂直梁应力和位移的解析解,并将解析解分别与文献和有限元的计算结果进行对比,验证了所建理论分析模型的正确性。在此基础上,分析了不同弯矩、纤维铺层角和跨高比对悬臂直梁弹塑性行为的影响。相关结论可为纤维增强热塑性复合材料的设计和工程应用提供参考。

基于Voronoi序列采样的加筋壁板优化设计

为提高加筋壁板结构轻质优化效率,提出一种基于Voronoi序列采样的加筋壁板优化设计方法。建立了该结构的参数化模型,分析了加筋壁板蒙皮与桁条腹板的网格规模对结构承载能力及失稳模式的影响规律,并依据桁条腹板高厚比进行了网格划分,进而平衡后屈曲分析精度与效率;然后,提出了基于探索策略和开发策略的序列近似优化方法,其中Voronoi加点侧重全空间探索,近似最优解侧重局部开发,通过动态加点迭代至收敛,实现综合探索和开发性能的并行采样,提高了算法的收敛精度和计算效率;最后,应用该算法进行加筋壁板轻量化设计,并与传统序列近似优化方法进行对比。结果表明,本文方法利用更少的初始样本点,通过更少的迭代次数达到更高的优化精度,并获得了相对初始设计减重32.6%的优化结构。

海安油区袁101井区储层敏感性试验研究

试验研究了海安油区袁101井的油层取心岩样的敏感性。结果表明,临界流速1.46m/d,速敏指数为0.46,速敏损害程度中等偏弱;水敏指数为0.53,水敏损害程度中等偏强,临界矿化度22950mg/L;碱敏指数为0.05,无碱敏损害。酸敏指数为0.14,酸敏损害程度中等偏弱;围压≤18MPa下,应力敏感性引起的渗透率损害率为55.35%,损害程度中等偏强;应力敏感性引起的不可逆渗透率损害率为13.78%。

白驹油田集输系统腐蚀结垢原因分析及防护对策

用水质水性分析、腐蚀电化学分析、X射线衍射分析等实验方法,判断了白驹油田集输系统腐蚀结垢类型。结果表明,集输系统腐蚀和结垢同时发生,垢以CaCO3和MgCO3为主;腐蚀是阴极过程控制的电化学腐蚀,溶解氧、高矿化度(Cl-)和高SRB含量是腐蚀发生的主要原因。同时,结合工艺流程,提出了以化学防腐防垢为主,以物理隔氧、阴极保护为辅的对策,在现场应用中取得了显著效果。

筠连地区煤储层敏感性及配伍性分析

储层敏感性,包括速敏、水敏、盐敏、酸敏和应力敏感性(五敏),直接影响钻井、压裂等施工过程中的流体选择和煤层气井产能。为查明筠连地区煤储层敏感性和注入流体配伍性,采集筠连地区二叠系乐平组C2+3和C7+8号煤层样品,分析其低温液氮吸附和核磁共振分析孔渗特征。在此基础上,通过岩心流动试验进行五敏性测试,并选择不同井的地层水与压裂液进行配伍性试验研究。研究结果表明:测试样品主体为半暗型煤、中高灰分、镜质体反射率在2.2%以上。煤层渗流孔发育较少,孔隙类型以吸附孔为主,微孔和小孔占优势且微孔-小孔与较大孔连通性差。低温液氮吸附测试的煤岩比表面积平均为4.55 m^(2)/g,总孔体积平均值为0.0049 mL/g。针对JL-1和JL-2两口井段煤岩样品,测试的速敏伤害率为20.74%和25.26%;水敏伤害率分别为12.52%和19.29%;盐敏损害程度分别为14.68%和19.84%;酸敏损害率为负伤害,分别为-0.077%和-0.057%;应力敏感性损害程度分别为76.82%和47.67%。根据SY/T 5358—2010《储层敏感性流动实验评价方法》,煤储层呈现弱速敏、弱水敏、弱盐敏性和无酸敏性,但分别表现出了中等偏弱和强应力敏感性。将地层水与压裂液过滤后分别按不同体积比例混合(0∶1、1∶1、1∶2)测其浊度,总体压裂液与地层水配伍性良好,浊度清亮,无沉淀产生。相关成果对查明煤储层敏感性影响因素,指导后续压裂施工提供科学依据和技术支持。

苏北盆地海安凹陷红1井区防膨注水开发实验研究

在注水油田开发过程中,防止注水引起储层黏土膨胀是非常重要的。苏北油区红1井区储层岩石的水敏指数为0.43,临界矿化度为6 000 mg/L,表现为中等偏强水敏,储层能量不足,油层压力低,地层水型为CaCl2,总矿化度111 643.71 mg/L。文章结合拟注入的清水,研究了三种防膨剂在不同温度下的防膨率,其中1#防膨剂使用浓度为1.5%时其防膨率达到88%,在现场得到应用。

筠连煤层气井产出水化学特征及意义

煤层气井生产采用排水降压方式实现产气,通过跟踪分析采出水化学特征动态变化规律,认识煤储层排采的规律性,以及水性达到稳定后煤层水真实化学组成。根据对煤层水在研究区内的分布特征研究,确定影响水性在平面及纵向上变化的主要控制因素。探索了煤层水化学特征与含气量、产水量的相关性,划分出水系统两种类型,对于煤层气开发生产具有一定指导意义。

泡沫排水采气井口泡沫含量云端监测系统

井底积液是页岩气井生产面临的普遍性问题之一,需要采用相应的排水采气工艺来维持生产。在泡沫排水采气过程中,气井加起泡剂后需在井口加消泡剂消掉泡沫,否则就会影响压缩机等设备的寿命,近而给下游脱水、增压生产等带来不利的影响。现行的工艺是派人驻扎井口,定期取样测量泡沫浓度。为了解决人工监测井口泡沫浓度的问题、节约人力成本、实现在线自动监测,研发了一种泡沫排水采气井口泡沫云端监测系统。该系统主要由边缘监测终端和云平台组成,设计了基于红外线检测原理的泡沫含量检测机械装置及集成电路,建立了泡沫含量与检测电压映射模型,开发了基于LoRa无线技术的监测参数无线传输系统。研究结果表明:(1)监测硬件模块密封性及抗压性能最高达32 MPa,可以满足现场工况的需求;(2)原始数据采集性能平稳,电压波动小于0.21 V;(3)电压与浓度转换关系模式精度可靠,与手动测量的泡沫浓度相比精度达93.5%。结论认为,该系统已经能够满足现场功能需求,下一步工作将集成监测系统到现场,开展现场试验与调试,以实现井口泡沫监测的自动化、网络化和云端化。

苏北曲塘次凹阜二段致密油储集层“七性”关系研究及纵向“甜点”评价

为了加深对苏北盆地曲塘次凹阜二段致密油储集层的认知,为致密油开发打下基础,应用大量岩心分析化验数据,通过开展源岩、岩性、电性、物性、脆性、含油性、地应力“七性”关系分析,建立阜二段储集层测井“七性”关系研究综合图,开展纵向甜点识别与评价。研究认为:阜二段优势储集层源岩品质好,为优质-好烃源岩,岩性以含云或云质泥页岩为主,微裂缝和次生溶蚀孔发育,脆性高,含油性好;阜二段“甜点”具有源储一体的特点。最终识别出2个纵向“甜点段”,即阜二Ⅲ亚段⑤小层和阜二Ⅱ亚段④小层,为研究区致密油气勘探的突破提供了有力的地质认识支撑。

摆铃式节能型抽油机的设计与应用

针对游梁式抽油机平衡方式不够理想和耗能比较高等一些缺点,提出了一种摆铃式节能型抽油机,并对这种新型抽油机的设计与应用做了比较详实的论述和介绍。它是在抽油机游梁的尾部下方悬挂一个可以摆动的摆铃,去掉了原来的曲柄平衡块,在不改变游梁式抽油机基本结构和运行方式的前提下,实现了近似直线平衡,并且在游梁上加装了一个可以前后移动的辅助平衡重,用遥控方式进行在线精确调整平衡,它适合普通游梁式抽油机的节能改造,也适合新制造的抽油机。

中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司:复杂山地页岩气勘探开发引领者

中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司(以下简称浙江油田)是中国石油在南方唯一从事油气勘探开发的地区分公司,集油气、新能源勘探开发和生产销售为一体,实行“主营业务归核化、辅助业务专业化、组织结构扁平化、工程服务市场化、生产经营数字化”新型油公司管理模式。公司现有油气勘查项目9个,矿权总面积2.05万平方千米,分布于中国南方的苏皖鄂湘川渝滇黔8省区,年生产油气当量130万吨以上。

考虑分离特性的包带式星箭连接结构优化设计

针对高鲁棒性包带式星箭连接结构(CBJ)优化设计问题,提出一种兼顾结构的连接承载性能与分离冲击响应的包带式星箭连接结构轻量化设计方法。优化设计基于包带结构三维非线性有限元参数化模型,以连接框与夹块径向截面尺寸参数为设计变量,以结构静力学承载性能与动力学分离冲击为约束,以轻量化为目标。针对优化中设计空间高维度、非规则导致的算法收敛困难问题,提出了基于近似模型与序列采样策略的约束序列近似优化(CSAO)算法。结果表明:算法可实现在复杂设计域内迅速收敛至最优解,相较于初始设计,优化结构的质量降低了5.62%,同时,结构连接刚度提升了19.27%,卫星下裙解锁冲击降低了18.52%,在满足性能约束的条件下减重效果明显,验证了提出方法的有效性。设计的优化构型兼顾了连接与分离特性,具有一定的工程应用价值。

碳纳米管增强复合材料Timoshenko梁弯曲和屈曲行为分析

考虑碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)的尺度效应,研究宏观尺度下碳纳米管增强复合材料(carbon nanotubes reinforced composites,CNTRCs)梁的弯曲和屈曲行为。在EMT(Eshelby-Mori-Tanaka)方法的基础上,利用非局部理论提出了可表征CNTs尺度效应的非局部EMT本构模型。根据Timoshenko梁理论,采用哈密顿原理得到CNTRCs梁的静力学微分方程和边界条件。求解简支边界条件下CNTRCs梁的弯曲响应和极限屈曲载荷,并与文献进行对比验证所建模型和求解方法的正确性。分析了CNTs的尺度效应参数和体积分数以及复合材料梁的长细比等因素对简支CNTRCs梁弯曲响应和极限屈曲载荷的影响规律。结果表明,考虑CNTs的尺度效应会削弱结构等效刚度,且CNTs体积分数和尺度效应参数对大长细比CNTRCs梁的弯曲响应和极限屈曲载荷的影响幅度较大。