球型防喷器胶芯安全性能与结构优化

为了评价球型防喷器胶芯的安全性能,以球型密封胶芯为研究对象,通过材料拉伸和压缩试验,获得了胶芯的最优本构关系数据,并根据球型胶芯结构进行了二次优化设计。利用ABAQUS软件对优化前后的球型胶芯结构进行了数值模拟分析,找到了常规胶芯在密封过程中的变形规律,并对优化后的胶芯结构进行了安全性能评价分析。结果表明:胶芯向中心收缩的过程中,胶芯上部的橡胶沿径向方向的变形最大,胶芯向中心方向挤出的橡胶逐渐减少,最大接触压力值发生在胶芯棱边与钻杆接触的区域,改进后胶芯和钻杆的平均接触压力及密封长度相对改进前的变大。确定球型胶芯密封段最优倒角切削量+5 mm,该结构形式的球型胶芯密封性能较好,有助于提高球型胶芯的使用寿命。

常规优质晚稻佳优长晶及优质高产抛栽技术

佳优长晶是湖南佳和种业股份有限公司育成的晚稻中熟优质常规稻新品种。该品种表现稳产性好,适应性强,抗性较好,熟期早,米质优,米饭软甜口感好。2021年通过湖南省和国家农作物品种审定委员会审定。介绍了佳优长晶的特征特性、产量表现及优质高产抛栽技术。

基于nCode的压裂泵液力端疲劳寿命分析

压裂泵液力端在现场应用中承受脉动循环高压,易产生疲劳裂纹且不同液缸的疲劳寿命存在差异。为此,建立现场某型号压裂泵液力端的整体有限元模型,利用ANSYS与nCode DesignLife疲劳耐久性分析软件对液力端进行静力学分析与疲劳寿命预测,研究液力端不同液缸发生疲劳破坏的规律。研究结果表明:液力端在试压142.5 MPa与正常工作95 MPa这2种状态下,最大应力分别为915.89和600.36 MPa,均小于其材料的屈服应力1 070 MPa,静力学强度满足要求;液力端各个液缸易发生疲劳破坏的位置均位于液缸内部的弹簧卡座处,与液力端在现场使用过程中出现的疲劳裂纹的位置相符;液力端5个液缸中寿命最长的为4#缸,寿命最短的为1#缸,1#缸的疲劳寿命大约为4#缸的60%,液力端整体呈现出1#、5#缸比2#、3#、4#缸疲劳寿命短的规律。研究结果可为该型号压裂泵液力端的优化设计提供理论依据。

自动化关井技术研究现状及展望

自动化关井技术与装备在应对紧急情况下的关井操作难题方面具有显著优势。对于解决关井不及时、操作效率低等问题十分有效,减少溢流量,保障钻井作业和人员安全。文章调研了国内外自动化关井技术、井控装备现状及其应用情况,包括自动化井控软件、一键关井装置和自动抢接钻具止回阀装置等,表明运用自动化关井工艺和自动化井控装备能够显著提高关井效率,规避手动关井造成的人为操作失误,并探讨了自动化关井工艺和自动化井控装备在可靠性和稳定性上存在的问题及其解决办法,以期为我国自动化井控技术发展提供思路。

井控半封闸板体失效机理与密封性能研究

为了提高井控半封闸板防喷器(blowout preventer,BOP)安全性能,对现役的半封闸板防喷器进行了失效分析及密封性能评价,完成了闸板体的表征测试以及材料拉伸和冲击试验,通过溢流关井时半封闸板受力分析,基于闸板体材料应力应变测试数据,建立了全尺寸半封闸板防喷器模型,在井下高压流体和油缸压力复合载荷下对闸板体和密封胶芯的力学性能进行了仿真研究。结果表明:当油缸压力超过9.4 MPa,闸板本体的凹槽根部刚好进入屈服变形,最大等效应力发生在闸板本体的凹槽根部,导致闸板体过早断裂失效。胶芯与闸板上端接触区域的应力集中最为明显,可见由于复合载荷的作用,胶芯上部受到挤压作用,产生严重变形,进而失去密封能力。最后提出了减小闸板应力集中的措施。研究成果为溢流情况下半封闸板防喷器的安全操作提供指导依据。

柔性钻杆O形圈球面密封性能研究

柔性钻杆已成为老井改造和增产提效的重要工具,为保障柔性钻杆球面密封的可靠性,对设计的一种O形圈球面密封结构开展数值模拟和试验研究。基于ANSYS有限元分析软件探究密封间隙、流体压力、转动角度以及有无挡环等因素对O形圈von Mises应力、接触应力、有效密封宽度等密封特性参数的影响。结果表明:流体压力与密封间隙存在耦合关系,流体压力越高要求密封间隙越小;往复转动会导致最大von Mises应力和最大接触应力升高,且随着密封间隙增大而影响加剧;挡环的安装可有效防止在密封间隙和流体压力较大时O形圈挤入缝隙。通过室内试验验证了O形圈球面密封结构的可靠性,为现场应用提供了理论依据和技术支撑。

基于响应面法的压裂液混砂搅拌系统结构优化

针对大排量、高砂比的压裂液混砂搅拌效果差,系统效率低、可靠性不高,混砂搅拌系统仿真模型与实际工况差异较大等问题,参考现场工作介质的流动特性,建立了压裂液混砂搅拌罐的有限元模型,并将混砂搅拌系统的搅拌时间作为优化目标。结合响应面BBD(Box-Behnken)试验设计,采用2阶多项式基函数构建混砂搅拌系统下搅拌叶角度、下搅拌叶直径、扰流板角度、扰流板数量等结构参数与混合时间的数学模型,并优化压裂液混砂搅拌系统结构。通过比较模型预测值与数值模拟分析值,并进行附加模拟测试,得出混合时间预测值与模拟值的相对误差为6.43%,从而验证了模型预测结果的准确性。针对响应面优化结果与初始结构开展混合性能对比研究,优化后的混合时间明显缩短,优化后结构的搅拌效率明显提高。研究结果可为压裂液混砂搅拌系统的结构优化提供参考。

自动抢接钻具止回阀装置运动学仿真研究

针对发生井喷事故时人工抢接钻具止回阀存在的抢接时间长、可靠性差、易造成人员伤亡等问题,设计了一种可用于抢接钻具止回阀的自动化装置。利用SolidWorks软件建立自动抢接钻具止回阀装置的运动学模型,对移运单元进行运动学分析,采用五次多项式法对装置执行机构进行了轨迹规划;利用ADAMS仿真软件对装置进行运动学与动力学仿真分析,验证了装置理论模型的正确性,得到了装置末端携带的钻具止回阀与装置执行元件的运动特性曲线,以及执行元件的驱动力与驱动力矩。分析结果表明:自动抢接钻具止回阀装置能够将钻具止回阀准确运送至指定位置,误差不超过1 mm,满足设计的误差要求;经过轨迹规划后装置运行平稳、无冲击,能够较好地完成钻具止回阀的抢接工作;驱动力与驱动力矩的变化曲线可为执行元件的选取和装置优化提供参考依据。

以新发展理念促进石油装备教育行业创新与发展

阐述新发展理念的具体内容,通过深入调研和学习,收集整理国内外石油行业发展现状的相关资料。不断提高石油装备行业中教师团队和企业实践创新能力,必须紧紧围绕切实贯彻新发展理念,用新发展理念的思想武装自己,明确实践的原则和方法,寻找创新路径,旨在进一步将我国的石油工程装备推向全球。

连续油管井下力学行为模拟实验研究

连续油管作业系统在井下受力复杂,借助相关实验研究可为连续油管实际入井深度、连续油管屈曲、锁死及解除锁死等问题提供解决思路.根据相关理论计算结果确定了合适的实验系统几何参数.设计了实验台架,进行了不同规格模拟连续油管和不同弯曲段长度实验.分析了屈曲、螺旋屈曲锁死、首端屈服等实验现象,提出了螺旋屈曲锁死的条件.实验结果与理论计算结果吻合较好.该实验为连续油管井下力学行为分析提供了依据.

连续管钻井水力参数计算软件开发

鉴于我国目前还没有连续管钻井水力参数计算软件的现状,结合现场作业条件、前期计算模型分析和试验研究结果,编写了连续管钻井水力参数计算软件,并对软件的实用性进行了验证。软件采用菜单框架结构,一级框架采用菜单形式,二级菜单的引出全部采用窗体形式,充分考虑油田现场实际和操作人员要求,力求操作简单,界面简洁,功能完整。根据相关参数,软件可以对连续管钻井所需最小泵压和合适排量选择提供帮助。实例验证结果表明,该软件可以很好地实现预定功能,对现场作业起到指导作用。

海洋钻机井架承载能力及结构补强分析

将现有井架的评估理论、相关标准与计算机辅助设计及分析技术结合起来,对海洋钻机井架承载能力进行了评估,并依据评估结果提出了井架结构补强方案。结合相关的钢结构承载能力评估理论,编写了命令流程序,通过工程软件的后处理将井架的实际承载能力图形化显示。将现场实测的部分应力集中杆件按缺陷杆件处理,并进行了有限元分析,结果显示井架承载能力比未考虑应力集中缺陷的计算值略小,说明应力集中对井架承载能力的影响很小,可以不予考虑。要使井架承载能力达到4 500 kN并有明显提升,在进行结构补强设计时推荐在井架上体4个H型钢主腿的正面和背面均焊接10 mm厚的钢板进行加固。

连续管水平井冲砂洗井水力计算研究

连续管冲砂洗井技术在水平井的应用由于砂粒运移模型复杂化而受到限制,拟建立实用的连续管水平井冲砂洗井水力计算模型,得到采用砂粒粒径范围来判断的竖直井筒砂粒沉降末速度计算模型,并指出应考虑颗粒群干扰沉降影响。同时,还探讨了连续管水平井筒临界携岩速度计算模型,提出了水平井筒临界携岩速度为竖直井筒砂粒沉降末速度的6倍模型,并以此为依据计算了连续管水平井冲砂所需最低流量,所得结果对现场作业有一定的指导意义。

涡轮钻具研究现状

涡轮钻具转速高、耐高温性能好,配合孕镶金刚石钻头等高效钻头作业,是深层油气钻探、地热钻井和复杂难钻地层钻井提速增效的重要手段,同时也是配合连续管作业技术进行钻井和井筒干预作业的研究热点之一。介绍了VNIIBT和Neyrfor等国外涡轮钻具公司的先进产品及特点,从涡轮钻具整体结构改进、涡轮节效率提升和轴承寿命延长等3方面归纳了国内涡轮钻具研究所取得的成果。分析了目前涡轮钻井技术在国内油田现场的应用情况和特点,并总结了国内涡轮钻具技术的局限性,最后对国内涡轮钻具潜在的发展方向进行了探讨。研究内容可为我国涡轮钻具及相关技术发展提供借鉴。

基于SolidWorks三曲柄单环减速器三维建模及环板的有限元分析

在简单介绍了三曲柄单环减速器的主要结构及其基本工作原理的基础上,以SolidWorks为支撑平台,利用SolidWorks软件对三曲柄单环减速器的各主要零部件进行了三维实体建模及整机虚拟装配,从而以此来检验前面设计中各主要参数计算的正确性。最后利用SolidWorks simula-tion插件进行有限元分析,得到了减速器中的关键部件—环板的应力、位移分布图,为环板的设计提供了有力的依据。

高温管式膨胀系统的结构优化与模拟

通过改变文丘里供料器形状和位置以及旋风分离器入口管段形状,提出了4种6400kg/h高温管道式膨胀设备优化模型的结构。采用“小滑移”模型,并利用ANSYS/FLOTRAN CFD对其进行了数值模拟,得出整个模型流场的温度及气固两相的分布。结果表明:第3种优化模型结构最好,且优于6400kg/h高温管式膨胀系统的原始结构,可用于指导生产实践。

连续管复合裂纹的应力强度因子有限元分析

针对解析法计算连续管复合裂纹应力强度因子繁琐的问题,引入扩展有限元法(XFEM)进行分析。应用有限元软件ABAQUS计算不同裂纹角度对应的连续管Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型裂纹的裂尖应力强度因子KⅠ,KⅡ,KⅢ,分析了裂纹角度对应力强度因子的影响,并模拟得到了受单向拉伸载荷的连续管裂纹扩展的整个过程。研究结果表明:扩展有限元解与计算解很接近,验证了利用扩展有限元法计算复合型应力强度因子的有效性。随着裂纹夹角θ的增大,裂尖处KⅠ不断减小、KⅡ始终很小,可以忽略、KⅢ先增大后减小、总应力强度因子K不断减小。通过扩展有限元法计算出裂尖应力强度因子,可有效预测含裂纹CT80连续管的安全性。

带台阶厚壁管类工件水淬的计算机模拟

本文以金属淬火冷却过程的连续过冷沸腾换热理论为基础,利用热分析和热结构耦合分析的有限元算法,以有限元分析软件ANSYS为分析工具,对45钢带台阶厚壁管类工件水淬过程进了计算机模拟,得到瞬态温度场、瞬态应力场以及残余应力场分布,并对计算结果进行分析.

海洋修井机底座有限元分析及优化设计

针对海洋修井机底座轻量化的要求,利用ANSYS软件对某海洋修井机底座进行了三维有限元分析,得到了位移及应力分布。结果表明,最大钩载工况下强度和稳定性均满足要求。用Matlab和ANSYS软件对底座结构尺寸进行优化,得到符合底座工况要求的最优梁的截面尺寸,并对优化结构进行有限元分析。结果表明,优化结构也满足底座的强度及稳定性要求。通过对比发现,Matlab优化设计的底座结构更节约材料,所得到的设计尺寸更接近最优解,因此选取Matlab优化设计的底座结构来指导实际生产。

基于VB的三曲柄环板减速器设计计算软件开发

为了便于新型的传动装置——三曲柄环板减速器的设计,使用VB6.0开发了界面化的设计计算软件。该软件可用于该装置的单环、二环和三环三种基本结构形式的设计计算,通过将VB语言和三维造型软件SolidWorks相结合,实现了该减速器的设计计算、主要零部件的三维参数化造型及二维零件工作图的生成。该软件的开发对该种减速器的实物制造有一定的指导意义。