气体钻井井底岩石热应力分析

为研究焦耳-汤姆逊冷却效应产生的低温气体与地层的传热现象,采用热传导和热弹性理论方法求得井底温度,建立井底岩石稳态温度和热应力分布模型,并分析井底岩石稳态和非稳态情况下温度和热应力的分布规律。结果表明:井底附近岩石存在低温区,径向热应力和由负压差产生的'拉应力'叠加之后加强了井底岩石向井眼变形的趋势,促使井底岩石破裂;井底岩石热应力随井底气体温度降低而增大,保持适当的井底温度有利于钻头破碎岩石及机械钻速提高;时间对于井底岩石热应力的影响较大,在研究井底低温问题时不可忽略其影响。

热膨胀系数对气体钻井井底岩石应力场的影响

气体钻井中高压气体通过喷嘴发生焦耳—汤姆逊效应,导致井底温度降低,井底低温影响井底附近岩石应力分布。在热膨胀系数为常数和随机变量两种情况下,研究了低温对气体钻井中井底岩石应力分布的影响。结果表明:井底温度降低,切向应力增大,径向应力减小,意味着井底温度降低,岩石变得容易破裂,有利于提高机械钻速;热膨胀系数为常数和随机变量两种情况下,应力分布趋势相同,只是数值上有所差别,热膨胀系数为随机变量时的切向应力数值大于热膨胀系数为常数时的切向应力。

PDC钻头切削齿与岩石互作用温度场数值模拟研究

采用数值模拟的方法,建立了二维切削齿与岩石互作用数值模拟模型,分析了破岩过程中切削齿与岩石的温度场分布规律。结果表明:切削过程中切削齿上各点温度不同;金刚石层的热影响区大于碳化钨硬质合金基体热影响区;考虑焦耳—汤姆逊冷却效应的气体钻井能为切削齿提供有效的冷却;降低钻井液的温度有利于切削齿的冷却,延长钻头使用寿命。

空调送风角对办公室气流组织影响的数值研究

采用CFD方法对空调办公室内不同送风角度下气流组织进行三维数值模拟计算。在分析送风角度对房间内部流场和温度场影响的基础上,讨论了人员主要活动区的舒适性。结果表明:当空调送风角度处于120°时人员的舒适性最好。研究结果可以为其他类似结构房间空调送风角度的选择和气流组织研究提供参考。

气体钻井中温度对致密砂岩破碎影响机理研究

针对气体钻井条件下钻遇致密砂岩时的力学特性,考虑井底气体温度的影响,通过理论模型及有限元数值模拟进行井底岩石受力情况分析。结果表明,热应力在井壁附近表现为拉应力,随着地层温度与井底温度之间温度差增大,切向和径向热应力都随之增大。相比较不考虑温度的井底岩石应力分布而言,在井底低温产生的热应力的影响下,井底岩石各向应力减小,温差越大热应力对井底岩石的影响也就越大,井壁发生破坏的可能性也就越大,低温产生的热应力对致密砂岩破坏产生的影响不可忽视。

井底温度对机械钻速影响数值模拟研究

近年来,气体钻井在国内外的应用越来越广泛,其机械钻速高于钻井液钻井,气体钻井提高机械钻速的机理有待进一步研究。本文在弹性力学、热弹性理论的基础上建立气体钻井井底岩石物理模型,考虑温度和初始地应力对井底岩石应力场的影响,采用有限元软件对井底温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,井底钻头前方待破碎岩石存在一个低应力区域,考虑温度后的低应力区域大于不考虑温度的低应力区;不考虑温度情况下井底、井壁局部岩石受拉应力作用,考虑温度情况下井底、井壁岩石均受到拉应力作用;由于拉应力的作用降低了钻头破岩难度,有利于提高机械钻速;温度对井底应力状态的影响是显著的,在井底应力场研究中应作为一个不可忽略的因素。

气体钻井空压装置内部流场和温度场数值模拟

为解决气体钻井空压装置内部的通风散热问题,将流体力学软件(CFD)技术应用于空压装置结构设计中。在简化空压装置部件结构的基础上建立了数值模型,对空压装置内部流场和温度场进行了数值模拟。研究表明:空压装置内部空气流场和温度场分布合理,散热效果良好,有效地降低了内部温度。为空压装置结构设计提供了依据,从而大大缩短了整个装置的研发周期,确保空压机能够安全、可靠地运行。

杂散电流对埋地燃气管道腐蚀影响研究

本文介绍了杂散电流的产生、类型及腐蚀作用机理。根据北京市城市轨道交通发展现状,选取地铁附近燃气管段,进行某点的埋地钢质燃气管道杂散电流干扰调查和测试。通过对检测结果进行分析,认为地铁杂散电流对燃气管道的影响不可忽视,并提出了杂散电流腐蚀防护的措施。

天然气管道带气接、切线作业过程中危险源辨识及控制措施研究

随着我国城市天然气管网规模日益扩大,管网由于老化、腐蚀穿孔、第三方破坏等原因造成的换管、堵漏等抢修作业日益增加,给天然气管网安全运营带来巨大的威胁。此外由于城市发展需要和用户的不断增加,燃气管道新建和改/扩建作业需求量大,接、切线作业环境、过程复杂多变,如何有效地辨识和控制燃气接、切线作业中的危险源是有效降低天然气管道安全事故及次生灾害的重要保障。本文通过阐述天然气管道接、切线作业流程和开孔、封堵设备,分析了抢修作业过程中的典型危险源及其产生原因,结合行业实际,找出有效的安全控制措施,提高了城市天然气行业接、切线作业安全管理水平,为天然气企业安全、稳定供气提供了理论和实践基础。

基于ANSYS的并行计算发展及实现

随着计算机技术的发展,ANSYS在机械等工程领域的应用越来越广泛。工程技术的尖端问题需要远远超过单台高端工作站或服务器的计算能力。迫于市场压力,研究机构、企业等必须缩短设计研发周期,减少研发成本,提高设计运营效率,并行计算是未来计算机的唯一出路。

基于PRO/E的双螺杆油气混输泵运动仿真及有限元分析

运用Pro/E研究双螺杆油气混输泵的三维建模,虚拟装配、运动仿真及有限元分析,结果表明:该混输泵能按照设计意图进行机构运动,泵体等零部件均能满足力学性能要求,为进一步优化设计和试验样机制造提供了一个参考依据。

腐蚀控制管理系统研究

本文基于对城镇埋地燃气管道腐蚀问题与腐蚀防护管理现状的分析,以管线本质安全运行为目标,提出建立腐蚀控制数据管理系统。通过建立历史数据整理、数据采集、分析评价、可视化展示、技术支持五大模块,基于地理信息系统技术的可视化展示,实现腐蚀控制数据管理,为燃气管线运行管理提供具有大量数据支持的科学技术建议。

钻井膜制氮装置内部流场和温度场的数值计算

为研制国产膜制氮装置,将CFD技术应用于膜制氮装置结构设计中。在膜制氮装置部件结构简化的基础上建立模型,对膜制氮装置内部流场和温度场进行数值模拟。研究表明,膜制氮装置内部空气流场和温度场分布合理,散热效果良好,有效地降低了内部温度。为膜制氮装置结构设计提供依据,从而大大缩短了整个装置的研发周期,确保膜制氮装置能够安全、可靠的运行。

空气钻井用空压装置结构优化

国产空压装置在排气量、排气压力方面不能满足空气钻井的需要,急需研制满足空气钻井使用的空压装置。为此,依据空压装置的工作流程,制定了3种结构方案,采用CFD软件对空压装置进行整机数值计算。由数值计算结果知,3种方案中空气在空压装置机组舱内可以形成合理的气流通道,实现机组舱的通风散热。根据3种方案结构上的优缺点,最终确定方案Ⅰ为空压装置模型。研究成果LK-30/2.5QZ空压装置目前在现场使用情况良好,运行正常。