深水钻井隔水管疲劳试验载荷分析

针对海洋深水钻井隔水管在疲劳试验过程中的加载问题,提出了一种疲劳试验载荷的计算方法。用该方法计算了试样在各种应力幅下进行疲劳试验时的内压数据(轴向载荷),及在偏心块不变状态下加载电机的转速与试样焊缝处交变弯曲应力幅的对应关系(横向载荷)。通过与国外权威机构所进行的深水钻井隔水管疲劳试验数据对比,验证了该计算方法的正确性。此方法可作为深水钻井隔水管疲劳试验外载荷的计算依据。

不压井作业模拟试验装置的研制

根据不压井作业的实际工况和工作参数,确定了模拟试验装置的主要功能、结构原理和设计参数,完成了试验方案设计和关键设备设计计算,并建设了1口模拟井用于不压井作业的试验和研究。该装置形成一个封闭的、循环的带压系统,可模拟3 000m井深、井筒压力为21MPa的压力环境,并在此模拟环境下可进行各种带压作业研究。

隔水管挠性接头试验装置设计

基于隔水管挠性接头的使用工况和功能特点,分析了隔水管挠性接头的试验内容与试验原理,设计了隔水管挠性接头试验装置。该试验装置包括3种类型的试验工装,分别用于水压试验、弯曲循环试验和载荷试验。重点介绍了弯曲循环试验工装和载荷试验工装的结构原理与使用方法。该试验装置可用于模拟隔水管挠性接头在海洋的工况并试验与研究,试验数据与结果可为现场使用提供参考依据。

连接方式对隔水管法兰试压应力分布的影响

在水压试验工况下,通过ANSYS有限元软件分析了隔水管法兰在卡箍连接和螺栓连接时的应力分布,应用ASMEⅧ压力容器分析设计标准对各高应力区进行了应力分类强度评定。结果表明:2种连接方式下隔水管法兰的高应力区分布位置基本一致,均包括法兰上各孔的连接处(筋)和节流/压井管线孔边缘处(孔边),但是采用卡箍连接方式时,这2处的应力均超过ASME强度评定标准值;采用螺栓连接方式时,法兰各处应力均能满足ASME强度评定标准要求。该分析结果对隔水管水压试验装置的设计提供了理论依据。

交流变频钻井泵试验台的研制

针对大功率、超高压(52 MPa)钻井泵的试验问题,设计了采用交流变频控制技术,提高试验能力的试验台架。该试验台架体现了实用性、可操作性、高效节能、环保性;电气传动部分采用具有国际先进水平、成熟技术的交流变频调速系统,实现无级调速;机械传动部分采用单级双速变速箱,试验范围广;电控系统可完成对钻井泵各种参数在线监控和测定。