不同加载方式下页岩强度与变形的尺度效应规律试验研究

为了认识加载方式对页岩强度与变形尺度效应的影响，将鄂尔多斯盆地长7段页岩露头切割成不同尺度岩样，进行了三轴压缩、单轴压缩和巴西劈裂试验，分析了不同加载方式下页岩强度与变形的尺度效应规律。三轴压缩试验中，页岩强度与变形的尺度效应在岩样高径比大于2和小于2时存在明显差异，岩样高径比为0.4~0.8时，端部摩擦效应和非均质性对页岩强度与变形的尺度效应起主导作用；页岩强度与变形参数的尺度效应，单轴压缩时最显著，巴西劈裂次之，三轴压缩最不明显；进行三轴和单轴加载时，页岩应力应变曲线的分段变形特征不存在尺度效应现象，但在巴西劈裂试验时，页岩应力应变曲线的分段变形特征多样，其与尺度的关系比较复杂；3种加载方式下，页岩的破坏模式均不存在尺度效应；非均质性、各向异性和端部摩擦效应是页岩在不同加载方式下强度与变形尺度效应程度不同的根本原因。上述研究结果可为室内选择合理的岩样加载方式、测试尺度和确定页岩力学参数等提供参考。      

浮拖法铺设海底管道接头处破坏机理研究

基于浮拖法铺设海底管道接头处全寿命期受力条件,开展有限元数值仿真模拟。给出了存在焊接错边缺陷情况下管道接头处典型的局部屈曲变形模式,分析了循环加载对临界屈曲荷载的影响,并对多种因素进行了参数分析。     

两种全尺寸弯曲试验设备的对比分析

全尺寸弯曲试验是研究管道弯曲变形的重要实物试验方法。针对不同类型的全尺寸弯曲试验设备开展分析研究,对其加载方式、空间布局、功能特点等内容进行对比。结果表明:全尺寸弯曲试验设备一般采用双臂弯曲(两点弯曲)或四点弯曲加载方式。双臂弯曲加载对试验管影响小,但对动力油缸要求高;四点弯曲加载对油缸能力要求低,但加载时的管道变形均匀性差。按照空间布局设备可分为水平和垂直布局两类。水平布局形式结构简单造价低、但占地面积大;垂直布局设备占地面积小,但结构复杂、造价高。根据功能的不同、设备还可以分为仅能完成弯曲试验以及可完成复合加载试验两种。前者结构原理简单、造价低但功能单一;后者试验能力强,但配套机构多、造价及维护成本高。     

抽油机加载型式试验方法

在对目前采用的抽油机吊挂重物加载型式试验系统和液压加载型式试验系统进行对比分析的基础上,推荐一种较理想的斜面重物加载型式试验系统。该系统利用斜面滑动摩擦力形成的上、下冲程载荷差,以及采用弹性系统模拟抽油杆柱和油管柱的弹性变形,可以较真实地模拟抽油机工作时的油井工况。     

应力环与慢拉伸加载喷丸强化X80钢的SCC行为

采用应力环静态拉伸和慢应变速率拉伸(SSRT)加载方法,对比研究了喷丸强化对X80管线钢应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并分析了喷丸强化对SCC行为影响与加载试验方法的内在联系。研究结果表明:由于残余压应力和表层组织细化的作用,喷丸强化能明显提高静态拉伸弹性变形条件下X80钢的抗SCC能力。然而,在慢应变速率拉伸SCC试验条件下,喷丸强化X80钢的SCC敏感性反而高于未处理试样,其原因主要是当加载应力超过屈服强度后喷丸强化X80钢表面的残余压应力严重松弛,而表面加工硬化和粗糙度增加则增强了基材的SCC敏感性。因此,SSRT加速试验方法不适合评价针对工程实际的喷丸处理试件的SCC敏感行为。     

地层压裂时岩石残余裂缝的形成

从理论与实验两方面,分析了岩石加载与卸载时不同的变形规律,加载和卸载时岩石的变形是不可逆的.当P/σ与E₂/E₁取得某一确定值时,在卸去边界上的载荷后,裂缝不会完全闭合,结果将产生残余变形.实测的地层岩石加载/卸载σ～ε曲线分析得出,卸载时测的杨氏模量E2高于加载时的杨氏模量E1的值;且卸载时测得的泊松比值也高于加载时测得的泊松比值.表明了卸载过程中原生存在于岩样中的孔隙和裂隙在加载过程中造成的闭合不能完全得到恢复,卸载后岩样形成了残余裂缝.实践也表明,水力压裂中不用砂支撑裂缝,有时也是有效的;气体压裂由于工艺方面的原因,至今也没有能进行加砂的气体压裂,然而施工的井均不同程度见到增产/增注效果.因此,实践证实高速对裂缝表面的冲刷及岩石的不可变形客观存在.     

吸力式桶形基础抗拔承载力特性试验研究

为了了解吸力式桶形基础在饱和粉细砂中的抗拔承载力特性,对不同桶高、不同加载速率下的桶形基础进行了室内小模型抗拔承载力试验。结果表明,桶高和加载速率对桶形基础抗拔承载力有着显著的影响。根据试验结果分析了桶形基础抗拔承载力的作用机理。     

《化工炼油机械》1982年1～6期总目录

广———————————弋 期号l 设 计 计 算 l 1..。一…√ 球罐对接焊缝区的应力计算及角变形错边控制条件的探讨 2 加载图示法求容器的焊接残余应力的再探讨 2 可靠性设计及其在压力容器强度设计中的应用 3 用Mises屈服条件确定残余应力 4 LZ JII!螺纹管轧儿:‘^设计4 管     

页岩层剪切套损的数值模拟及影响因素分析

为了给出标准层套损前的变形规律,得到引起套管变形的主要因素,基于ABAQUS软件平台,标准层页岩内微层理采用节理材料模拟,在考虑流固耦合效应的条件下,建立了标准层套管-水泥坏-地层的三维力学模型,模拟了套管剪切损坏的变形过程。研究结果表明:防止页岩层的剪切滑移可有效预防套损的发生,而提高套管强度不能从根本上解决套损问题。不同载荷、注水时间及滑移岩层厚度不但影响套管发生塑性应变的时间,而且对套管的位移变形有显著影响。相同情况下载荷越大,加载速率越大,滑移岩层厚度越大,套管越易发生塑性应变,套管的位移变形也越大。研究结果对预测套管失稳损坏和对指导油田注水工作具有实际指导意义。     

深水钻采管柱力学行为模拟试验系统研制

用试验手段对深水钻采管柱进行力学行为模拟,以获得管柱的受力变形规律,对于保证各种钻采管柱的可靠性以及深水钻采作业的安全性具有重要意义。为此,研制了能够模拟深水条件下管柱力学行为的特殊试验装置——深水管柱力学模拟试验系统。该系统可以模拟0~3 000m水深的海洋环境,可对被试验的管柱施加内外压及轴向力载荷,配备相应的附件后能实现横向力及转矩的加载。该装置具有加载压力高、响应及时、内部拆装空间大、操作简单、数据采集可靠等优点。     

基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置及其弹性层应用特性

针对封隔器胶筒因肩部应力集中导致的密封失效问题,提出了一种基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置。该肩部防护装置由楔形金属环和环形弹性层组成,弹性层具有独特的压力-体积变化特性和压力传递性能,可消除封隔器胶筒肩部应力集中现象。以ZSM-5型沸石与甘油所构成的纳米流控系统填充弹性层,通过压力-位移特性测试实验,研究了弹性层的可重复使用性及不同加载速率下系统的压力阈值及最大压力下的有效形变量。结果表明ZSM-5型沸石-甘油配方具有良好的可重复使用性,可以作为肩部防护装置环形弹性层的填料。加载速率在0.01~0.1 mm/s范围内变化时,弹性层压力阈值可稳定在17±2 MPa范围内;不同加载速率下,最大压力下的有效形变量均大于58 mm3/g,加载速率越大,变形量越大,符合弹性层的性能需求。通过调整纳米多孔介质与功能流体的配方,环形弹性层的性能在很大范围内可调,适用于多种复杂工况。     

胶乳对水泥石三轴力学形变能力的作用

针对套管、水泥环、地层三者间形变不协调而引起油气井生产后期层间封隔失效的问题,采用美国GCTS公司三轴岩石力学测试系统RTR-100,准确地测定了在三轴应力直接加载及三轴应力多周循环两种加载方式下水泥石的力学形变能力。实验结果表明,水泥浆中添加一定量的SBR胶乳,在降低油井水泥石抗压强度的同时增大了油井水泥石在低应力作用下的弹性形变和在高应力下的塑性形变,提高水泥石抗冲击破坏的能力。     

库车坳陷西段盐构造形成主控因素

库车坳陷西段发育丰富的盐构造,其形成机制较为复杂,在不同发育阶段具有不同的主控因素.结合库车坳陷盐岩及围岩力学参数测量结果,运用薄膜理论建立表征库车坳陷西段盐层与上覆地层相互关系的弹-塑性层模型,并利用该模型对不同阶段影响盐构造发育的主要因素进行了对比分析.在盐构造发育的早期阶段,沉积差异负载是控制盐体运动和盐构造发育的主要因素,但当盐体隆起一定幅度后,浮力的影响程度就会超过沉积差异负载作用,上覆地层受挤压应力作用而形成的褶皱作用对盐体运动的影响也会明显超过浮力作用.因此,目前影响库车坳陷西段盐构造发育的最主要因素是挤压应力,其次为浮力,沉积差异负载作用影响最小.图3参21     

非均匀载荷下套管强度的计算

在建立了泥岩蠕变非均匀外载模型基础上,提出了一种对泥岩蠕变引起的椭圆形非均匀外载下套管应力和强度的计算方法。在非均匀载荷下,套管所能承受的最大载荷迅速降低。当内压为0.1MPa时,套管的临界载荷平均约为均载情况下的11%.大庆榆树林油田泥岩段的套损分析表明高压注入水沿垂直裂缝进入泥岩层,引起泥岩层吸水蠕变,使得所用J-55套管难以承受较大的非均匀挤压力,导致套管损环。建议在易发生泥岩蠕变井段,应采用P-110型套管以确保井筒安全。     

等效动冰载下桶形基础的响应

对饱和砂土地基上等效动冰栽下桶形基础的响应进行了实验研究。考察了均匀土层情况下的变形和影响区域，对承栽特性进行了分析。结果表明，由于动冰栽的作用，桶基周围土体逐渐软化甚至液化，土体强度降低，桶逐渐下沉，桶周围影响逐渐扩大，但是变形和影响区的发展逐渐达到一个稳定状态。该稳定状态可以作为工程设计时的一个重要参考。     

冲击载荷作用下无限长圆管塑性动力响应及失效分析

对无限长圆管受矩形脉冲载荷作用下的刚塑性动力响应和失效、结构响应模式、冲击点的挠度和能量耗散进行了分析。所得结果对输油管线和油井套管等圆管结构在动载荷作用下的变形和失效研究有重要的参考价值。     

循环应力作用下水泥环密封性实验研究

利用自主研发的水泥环密封性实验装置研究了套管内加卸压循环作用下水泥环的密封性,根据实验结果得出了循环应力作用下水泥环密封性失效的机理。实验结果显示,在较低套管内压循环作用下,水泥环保持密封性所能承受的应力循环次数较多;在较高循环应力作用下,水泥环密封性失效时循环次数较少。表明在套管内较低压力作用下,水泥环所受的应力较低,应力水平处于弹性状态,在加卸载的循环作用下,水泥环可随之弹性变形和弹性恢复;在较高应力作用下,水泥环内部固有的微裂纹和缺陷逐渐扩展和连通,除了发生弹性变形还产生了塑性变形;随着应力循环次数的增加,塑性变形也不断地累积。循环压力卸载时,套管弹性回缩而水泥环塑性变形不可完全恢复,2者在界面处的变形不协调而引起拉应力。当拉应力超过界面处的胶结强度时出现微环隙,导致水泥环密封性失效,水泥环发生循环应力作用的低周期密封性疲劳破坏。套管内压力越大,水泥环中产生的应力水平越高,产生的塑性变形越大,每次卸载时产生的残余应变和界面处拉应力也越大,因此引起密封性失效的应力循环次数越少。