抽油杆方凸过渡段缺陷应力集中因数和容限

抽油杆方凸过渡段部位在制造和使用中经常会出现引发断裂的各种缺陷，影响抽油杆的正常使用。在常出现缺陷的部位建立了横向凹槽、中间凹坑和边棱凹坑三组有代表性的缺陷模型，利用有关文献给出的平面模型的有限元法计算结果以及平面模型与轴对称模型间的模型比因数和凸缘影响因数等，求得方凸过渡段的最危险部位三组不同缺陷模型应力集中因数表达式，用三维趋势面描绘了应力集中因数的变化规律，求得缺陷容限方程，绘制了典型的容限图，为有缺陷杆的修复使用和判废提供了理论依据。     

抽油杆缺陷容限和有缺陷杆使用应力确定

利用按有限元法得到的抽油杆平面模型、轴对称模型及三维光弹性试验结果，比较了仅因缺陷模型不同带来的差异，提出并建立了“模型比系数”，在三种缺陷模型值中进行抛物线插值，最后得到了杆体、杆体过渡段上不同周向长度（缺陷最深点周向连线长度）与纵向截面内不同轴向长度和径向深度的近半椭圆形状的三维凹坑的应力集中系数近似表达式，利用该表达式求得抽油杆在不同应力水平下的不同形状凹坑、凹槽缺陷的容限。提出了有缺陷杆的修复判废条件和使用应力的确定方法。     

D级空心抽油杆疲劳性能试验研究

为考查Ｄ级空心抽油杆不同摩擦焊接工艺性能的可靠性, 采用电测试验应力法测试抽油杆焊接接头的应力集中系数β。在静拉伸条件下进行应变测试, 测得抽油杆焊接接头平均应力集中系数为１－０９１５ , 各应力集中系数分散性较小, 说明摩擦焊接工艺稳定可靠。在ＭＴＳ—８１０材料试验机上做了抽油杆短杆接头的疲劳试验, 采用数理统计方法统计分析Ｄ 级空心抽油杆疲劳性能, 获得Ｄ级杆的Ｐ－ Ｓ－ Ｎ 曲线和疲劳极限图, 求得存活率Ｐ＝ ９９－９ ％ 及对应寿命Ｎ＝ １０７时抽油杆的最大应力水平为２４４－３７ＭＰａ。统计结果表明, 按有关工艺制造的Ｄ级空心抽油杆疲劳强度满足使用要求。     

杆头加工偏差对抽油杆强度的影响

以CYG－22B抽油杆为研究对象，当杆头螺纹轴线和杆身轴线有加工偏差（偏心、偏斜或二者同时存在）时，对其应力集中系数进行了较系统的三维有限元分析和试验验证。结果表明，由偏心和偏斜所产生的应力集中位于接近过渡区的一个不大的范围内。在不考虑加工偏差的理想联接状态下，抽油杆杆头各部位的应力集中系数均小于1，杆头上应力集中最严重的部位在扳手平面上下两端面，其数值分别为0．811和0．747。本计算所得结果为抽油杆失效分析和制定允许加工偏差及验收标准提供了依据。     

抽油杆经济使用年限的可靠性评价方法

以描述抽油杆柱纵向振动的波动方程为基础,建立了抽油杆柱应力循环特性的仿真模型;应用有限元法分析了含缺陷抽油杆的应力分布,建立了含缺陷抽油杆应力集中系数的回归模型;考虑了过渡段对抽油杆实际疲劳强度的影响以及使用年限对抽油杆损伤程度的影响,并综合考虑抽油杆材料力学性能、缺陷尺寸以及循环应力的随机性,建立了抽油杆柱疲劳寿命与抽油杆使用寿命周期内作业次数的可靠性预测模型。综合考虑抽油杆使用寿命周期内抽油杆柱投资、作业费用与作业产量损失的影响,以使用年限内年均总费用最低为目标,建立了抽油杆经济使用年限的可靠性评价方法,仿真分析了影响抽油杆经济使用年限的主要因素。     

压力容器凹坑缺陷的尺寸效应对疲劳寿命的影响

凹坑缺陷是压力容器中较为常见的典型体积缺陷。由于凹坑缺陷形成的原因有多种,产生的凹坑形状各异、尺寸不同,对设备的安全影响也各不同。凹坑缺陷的存在,导致应力集中,产生局部峰值应力,在长期的交变载荷作用下,会造成设备的疲劳破坏,缩短设备的使用寿命。本文采用有限元数值分析的方法,重点分析了凹坑尺寸效应与容器疲劳寿命的关系。为今后对凹坑缺陷的安全评定及检修提供参考。     

凹坑缺陷参数对连续管疲劳失效的影响研究

为了探究凹坑缺陷参数与连续管疲劳失效的关系,建立了含缺陷连续管有限元模型,并利用试验对有限元模型进行了验证,分析了缺陷深度、缺陷轴向角度、缺陷长度、缺陷宽度和缺陷分布数量对连续管疲劳失效的影响,并与完整连续管进行了对比。研究结果表明:连续管在带压弯直循环过程中,缺陷处会产生明显的应力集中现象,最后发生疲劳失效;在一定角度的凹坑缺陷处,径向两个角落的塑性应变最大,连续管会沿着这两个位置发生断裂;5个因素对连续管疲劳失效的影响程度不同,缺陷深度和缺陷宽度对连续管的疲劳失效影响最为显著;在含缺陷连续管疲劳寿命理论模型建立过程中,应把缺陷深度和缺陷宽度作为主要考虑因素。所得结论为连续管疲劳寿命理论模型的建立提供了参考。     

高钢级管道环焊缝缺陷容限尺寸数值分析

采用数值模拟方法研究了X70和X80管道的缺陷容限尺寸和抗断裂能力。研究结果表明,缺陷容限尺寸与焊接接头匹配性能有着密切的联系,无论是气孔容限尺寸还是裂纹容限尺寸,都随匹配系数的增加而增加,即高匹配的焊接接头具有较高的缺陷容限尺寸。缺陷容限尺寸数值大小反映了管道的抗断裂能力的高低,对于高钢级管道环焊缝,当采用高匹配焊接接头时,其缺陷容限尺寸比低匹配焊接接头要大,高匹配焊接接头具有较好的抗断裂能力。     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子近似式研究

本文以拉伸无限体中椭圆片裂纹应力强度因子的精确解析解为基础,引入抽油杆杆体自由表面边界影响系数M,并将抽油杆杆体局部表面缺陷简化为部份椭圆表面裂纹,于是就将有局部表面缺陷的抽油杆杆体问题简化为有部份椭圆表面裂纹的拉伸圆杆问题。在假设拉伸圆杆部份椭圆表面裂纹的变形为“部份椭球”的条件下,得到了M与该表面裂纹嘴中心张开位移Δ₀之间的关系,简称M-Δ₀公式,用变载勾线法勾画不同裂纹形状,用实验测定相应Δ₀,用M-Δ₀公式计算相应的M值,将不同裂纹形状下的M数据进行数学回归,得到了系数M(a/r,a/c)函数,从而得到了抽油杆杆体局部表面裂纹应力强度因子近似式。将对应的表面裂纹形状最深点的数值与文献的结果进行了比较,比较表明,二者大体一致。     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子近似式研究

本文以拉伸无限体中椭圆片裂纹应力强度因子的精确解析解为基础,引入抽油杆杆体自由表面边界影响系数M,并将抽油杆杆体局部表面缺陷简化为部份椭圆表面裂纹,于是就将有局部表面缺陷的抽油杆杆体问题简化为有部份椭圆表面裂纹的拉伸圆杆问题。在假设拉伸圆杆部份椭圆表面裂纹的变形为“部份椭球”的条件下,得到了M与该表面裂纹嘴中心张开位移Δ₀之间的关系,简称M-Δ₀公式,用变载勾线法勾画不同裂纹形状,用实验测定相应Δ₀,用M-Δ₀公式计算相应的M值,将不同裂纹形状下的M数据进行数学回归,得到了系数M(a/r,a/c)函数,从而得到了抽油杆杆体局部表面裂纹应力强度因子近似式。将对应的表面裂纹形状最深点的数值与文献的结果进行了比较,比较表明,二者大体一致。     

河流相储层油藏无因次采液指数计算的典型通用公式

目的准确认识油田动态变化规律，为油田的开发设计，开发调整及开发分析提供重要依据。方法：根据建立的河流相储层渗透率一面非均质抽象模型以及河流相储层的典型参数，考虑油水粘度比、油水井数比、井距不均匀系数、井网密度、平面渗透率对数正态分布变异系数、     

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多年以来钻具过早失效问题一直困扰着钻井界。在钻具失效案例中,连接累纹疲劳失效占很大的比例。钻具连接螺纹疲劳失效是由于交变弯曲应力引起的,这些交变应力集中在连接螺纹消失处附近。减少连接螺纹弯曲应力延长钻具连接 螺纹的疲劳寿命。文章提出并研究了一种新的钻具连接螺纹减应力区,它是通过区的轮廓线为连续的光滑的二次曲线,圆弧线,抛物线和椭圆线。这可以避免在减应力区出现应力集中和出现“细脖子”现象。并且这些曲线在机械加工上是可行的。用有限元技术优化了减应力区的几何形状,并分析了减应区的开口位置、开口深度和开口宽度等几何参对应力释放效果的影响。并对减应力区的强度进行了分析。     

穿透裂纹和表面半椭圆裂纹模型的失效评定曲线比较

针对弹塑性材料裂纹管道的J积分计算建立了等效穿透裂纹和表面半椭圆裂纹2种有限元模型。在等效穿透裂纹模型中应用了1／4节点单元，在表面裂纹模型中采用了线弹簧单元。用这2种模型计算J积分，分别对3个实际含裂纹管段建立了失效评定曲线。比较了2种模型的失效评定曲线和R6通用曲线的差别，指出穿透裂纹模型偏于保守，建议在油气管道断裂的工程评定中采用半椭圆表面裂纹模型。     

弹粘边界的平面波反射/折射系数的数值计算和分析

文章分析研究了弹粘边界的平面波的反射/折射系数,为用地震勘探数据进行反演分析以便更为准确地寻找油气藏提供了一种新方法。并在粘弹性介质边界条件的基础上,研究了入射角、介质的各向异性、粘性和平面波的频率对地震反射/传输系数的影响,以平面波在边界上位移连续和应力法向连续的两个边界条件为基础,建立了四个关于反射/折射系数的方程,解出了粘性边界条件下的反射/折射系数。利用Matlab进行了数值模拟,找出了在粘性边界条件下,影响反射/传输系数的主要因素。     

含气孔缺陷球壳应力集中

对承受内压 ,厚度中央含单个球形、椭球形或长条形气孔缺陷的球壳进行了三维有限元分析 ,绘出了气孔影响区应力分布和应力集中系数曲线 ,找出了气孔缺陷影响球壳应力分布与应力集中系数的规律。     

V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场分析

通过三维有限元计算来研究V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场，分析了不同厚度含有V型缺口冲击度校缺口根部的应力集中系数、离面约束系数以及相对离面应力σz/σz0。结果表明：中面缺口根部附近的应力集中系数是B／α的函数，当B／α值较小时，随着B／α值的增加，界面缺口根部应力集中系数Kt增加，在B/α＝0.5附近达到最大值；一，界面缺口根部应力集中系数Kt随着B/α值的增加反而减小，沿厚度方向界面缺口根部附近应力集中系数Kt均小于相应中面的应力集中系数，缺口根部的应力集中系数Kt是z/B和B／α的函数。沿厚度方向界面缺口根部附近的离面约束系数Tz也是z/B和B／α的函数，随着厚度的增加离面约束系数Tz增大，离中面越近离面约束系数Tz越大。根据上述结果分析了高强度管线钢在冲击试验中断口产生分层裂纹的原因。     

三角洲相储层油藏无因次采液指数计算的典型通用公式

为了准确认识油藏动态变化规律 ,为油田开发设计、开发调整及开发分析提供重要依据 ,根据所建立的三角洲相储层渗透率平面分布抽象模型和三角洲相储层典型参数 ,并考虑油水粘度比、油水井数比、井距不均匀系数、井网密度、平面渗透率对数正态分布变异系数、概率 50 %处渗透率、油藏大小、断层边界、含水率等影响因素 ,进行了 2 7个方案的数值模拟。处理数值模拟结果 ,得出了计算三角洲相储层油藏含水率为 1 .0时的无因次采液指数JL 1.0 回归公式以及无因次采液指数 JL与含水率 fw关系的典型通用公式。计算实例表明 ,通用公式计算结果基本符合油藏实际。     

三角洲相储层油藏无因次采液指数计算的典型通用公式

为了准确认识油藏动态变化规律，为油田开发设计，开发调整及开发分析提供重要依据，根据所建立的三角洲相储层渗透率平面分布抽象模型和三角洲相储层典型参数，并考虑油水粘度比，油水井数比，井距不均匀系数，井网密度，平面渗透率对数正态分布变异系数，概率50％处渗透率，油藏大小，断层边界，含水率等影响因素，进行了27个方案的数值模拟，处理数值模拟结果，得出了计算三角洲相储层油藏含水率为1．0时的无因次采液指数JL1．0回归公式以及无因次采液指数JL与含水率fw关系的典型通用公式，计算实例表明，通用公式计算结果基本符合油藏实际。