基于ANSYS的往复压缩机国产活塞响应谱分析

为了评估往复压缩机国产活塞工作性能,选择往复压缩机的曲轴连杆运动到止点位置,利用ANSYS Response Spectrum模块对活塞与活塞杆组成的系统进行模态分析和响应谱分析,得出活塞组件在正常工况下的固有频率和模态振型。现场采集该往复压缩机缸套的振动加速度信号,采用二代小波包算法降噪,并进行频谱分析。在活塞的X方向、Y方向和Z方向同时载入加速度频谱及其响应幅值,得出了活塞在加速度频谱下的变形与安全因子等响应情况。分析结果表明:国产活塞工作时的应力应变均在许可范围内,验证了油田对往复压缩机活塞部件国产化改造的合理性。研究结果为该类活塞的安全性评定提供了依据。     

水下采油树系统内部管道传热数值模拟

由于海水的冷却作用,水下采油树系统中的原油容易结蜡或形成水合物,并发生沉积,甚至堵塞流道,严重影响油气田安全高效经济运行。在概述水合物主要防治技术的基础上,建立了水下采油树内部管道传热模型,定义了流固耦合界面,分别模拟无保温层时原油在5、10和20m/s这3种初始速度下进入内部管道后的传热情况,探讨了海水冷却作用的影响。研究结果表明,原油必须以一定速度流经管道,这样一方面可以避免温度下降过快导致流体黏度上升和流速变慢,另一方面原油以一定速度流经管道可以将边缘将要成核或已经成核但尚未成团的水合物带走,不至于逐渐积聚成块。     

坐底式平台地震响应谱分析

以胜利开发一号坐底式平台为例,采用有限元分析软件ANSYS对其进行地震响应分析。为了合理地模拟平台储罐的质量,引入动液系数概念。计算结果表明,该处理方法可以有效模拟平台的真实结构特性;胜利开发一号平台可以满足继续服役的地震响应强度要求。     

基于OrcaFlex的水下采油树钻杆下放影响因素敏感性分析

针对东方1-1气田的海况,基于OrcaFlex专业海工软件建立平台钻杆下放采油树的仿真模型,研究了水下采油树在下放过程中钻杆的受力情况,以及采油树的运动响应问题。研究结果表明:在钻杆受力方面,下放过程中所受到的Von Mises应力以及弯矩都主要集中在钻杆上部靠近钻杆顶端处,在钻杆与采油树连接处有较小的应力集中和弯矩。在敏感性参数分析方面,风速对下放过程钻杆受力、弯矩以及水下采油树的运动响应影响很小; 海流流速、浪高、海况的方向角度对其影响较大,其中海流流速和浪高都是正影响; 不同的海况方向角度对钻杆的受力和采油树的运动响应有不同程度的影响。研究结果将对国内水下采油树的安装提供一定指导作用。     

基于Fluent软件的水下采油树流场分析

针对水下采油树本体结构开展了其流场、温度场的CAE(计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能,以及优化结构性能等)分析。根据该水下采油树本体的结构特点,建立水下采油树本体结构的简化模型,采用雷诺平均方程,即RANS法,详细地介绍了运用CFD软件FLUENT6.3版本进行流场、温度场CAE分析的步骤;结果表明水下采油树本体在两种工况下的压力和速度变化较均匀,只是在变径处或直角弯管处会出现湍流现象,温度变化比较均匀。通过分析确保了水下采油树的安全性和可靠性,具有一定的工程参考价值。     

基于ABAQUS的悬空管道地震响应分析

悬空管道在发生震级较高地震时,受地震波的影响非常明显。本文假设强震作用于克乌成品油某悬空段管道,借助ABAQUS仿真软件模拟地震波,对悬空管道进行模态和地震响应分析,对比得到悬空管道的应力和位移结论。该方法可为分析地震对悬空管道产生的影响提供参考。     

水下采油树S密封结构优化与试验研究

S密封作为水下采油树的非金属密封圈,是水下安全生产的关键部件之一。以S密封为研究对象,进行了结构和密封机理的研究并对其结构参数进行优化。通过建立有限元仿真模型,研究了密封圈截面长度、截面宽度、弹簧直径及圆弧半径等参数对密封圈性能的影响规律,并根据影响显著性采用响应面法对密封圈的关键结构参数进行优化分析,以最小等效应力与最大接触应力为目标,对密封圈结构参数进行优化。将优化后的S密封与优化前进行对比,结果得出在安全性能和密封性能上S密封均有显著的提升;最后通过静压试验对S密封进行了密封性能测试,试验结果表明S密封满足密封性能要求。研究方法和结果可为S密封以及其他类似结构密封圈的结构优化提供理论依据及数据参考。     

水下卧式采油树堵塞器冠状密封件力学分析

为使堵塞器密封件的性能满足采油树的要求,需要进行密封件力学特性及相关参数的计算。根据堵塞器冠状密封件金属锥形密封的工作原理,运用高压容器双锥密封的力学分析方法,对冠状密封件密封锥面进行预紧及操作工况下的力学分析,推导出了锥形密封件的预紧接触应力和操作接触应力公式,并用ABAQUS有限元软件模拟了冠状密封件在不同工况下的力学状态。结果表明,有限元分析结果与理论推导值吻合较好,证实了理论计算公式的合理性,并很好地验证了理论设计计算公式。     

基于ANSYS Workbench封头应力分析

压力容器设备上通常附有其他配套设备,本文利用ANSYS Workbench有限元分析,对压力容器封头在受外部载荷、力矩情况下进行分析,并按照JB 4732-1995标准进行评定,实现了设备安全可靠运行。     

基于ANSYS的HJJ31546型海洋井架安全性分析

采用ANSYS软件对HJJ31546型海洋井架进行不同工况下的静力计算、模态分析及地震谱响应分析,得到了井架结构的固有频率、振型及在各种工况下的最大应力。结果表明:HJJ31546型海洋井架符合API Spec 4F设计规范;外界环境频率接近1.5Hz时,井架可能会因共振而受到破坏;井架沿地震位移激励方向的响应明显。所得结论可为海洋钻机井架的设计、优化、评价提供理论依据。     

水下采油树内部输油管应力分析

根据API 17D规范,对深水水下采油树零部件中容易损坏的输油管进行受力分析,建立不同水深、水温等条件下的输油管应力计算模型,用ABAQUS软件进行应力的有限元计算。结果表明,随着水深增加,油管固定边界对输油管强度的作用逐渐增大。因此在进行深水采油树输油管设计时,应合理设计输油管与采油树主管或与阀门之间的距离,提高边界对输油管强度的加强作用。     

水下采油树控制模块设计要素分析

水下控制模块安装在采油树本体上,用于控制采油树生产时井口的流量和压力,并控制多种采油工艺措施的实施.依据安全为本的设计理念,采用理论分析和试验验证相结合的方法,着重考虑功能和操作可行性,对水下采油树控制模块设计要素进行研究和分析.为水下控制模块的自主设计打下基础.     

水下采油树油管悬挂器密封技术研究与发展趋势

水下采油树油管悬挂器是水下生产系统的关键设备,其密封性能关系到深水石油开发的成败。介绍了国外ABB Vetco Gray公司、Cameron公司、Dril-Quip公司和FMC公司的水下油管悬挂器密封技术,阐述了密封作用的原理,并对国外公司不同类型密封圈的性能进行了对比。同时分析了水下油管悬挂器密封的关键技术,总结了高温、高压、强腐蚀环境下油管悬挂器密封的发展趋势,最后指出金属与非金属组合的密封形式是当前水下油管悬挂器密封设计的主流,PTFE和PEEK等密封材料的发展将大大增强悬挂器的密封性能,其他新材料的出现也必将提高悬挂器密封的可靠性。     

立式双管式水下采油树设计分析

水下采油树作为实现海上油气田开发的重要设备之一,其工作状态直接决定了整个水下生产系统的运行状态。设计了一种基于注采技术的立式双管式水下采油树,设计中选用的闸阀是液压驱动的故障关断式水下闸阀,节流阀是液压驱动的步进式水下节流阀,各类阀组及促动器集中在组合阀上,结构简单紧凑,安装拆卸方便,密封性良好,可实现远程控制或水下ROV控制。对采油树主要闸阀的试验验证结果表明,水下闸阀和节流阀满足API 6A中PR2等级要求,水下控制模块功能能够满足在水下环境中对于控制的要求,具有较高的可靠性。     

水下卧式采油树静水压试验装置设计

基于水下卧式采油树使用工况和结构特点,确定了水下采油树静水压试验方案,完成了水下卧式采油树静水压试验装置设计和关键结构设计,在此基础上拓展了试验装置的功能和用途。该试验装置具备采油树静水压试验时所需的连接、密封、承载等功能,装置中螺纹式连接接头可用于金属密封垫环预紧力的测试,建立的金属密封垫环工作内压与预紧力之间的对应关系可用于研究海洋水下设备之间金属密封垫环的连接、挤压、变形和密封等问题,从而为现场使用提供参考依据。     

深水半潜式平台BOP与采油树处理设备

鉴于我国还没有开展深水半潜式平台BOP与采油树处理设备的研发工作,国内相关文献也很少,对该设备进行了先期技术调研。介绍了常用的深水半潜式平台BOP与采油树处理设备配套形式,阐述了配套设备的作业流程以及关键部件的结构特点。结合国外设备的发展趋势,提出了开发设计应具备易于维修保养、结构紧凑、具备报警和紧急制动功能,加快系统配套研究等国产化发展建议,以期为我国早日开发出具有自主知识产权的半潜式平台BOP与采油树处理设备提供帮助。     

深海水下采油树下放安装过程分析与研究

通过对深海水下采油树下放安装工艺流程进行分析,确定了不同安装阶段的载荷情况和边界条件,建立了水下采油树下放安装过程下放钻杆的力学分析模型,对模型进行了有限元计算,分析不同边界条件和载荷作用下下放钻杆的应力、横向位移和变形情况。分析结果表明,深海水下采油树下放安装过程中,下放钻杆在波浪、海流和平台偏移的共同作用下,会产生较大应力,最大应力值达到166.064 MPa;水下采油树还未安装到位与水下井口连接的工况条件下,下放钻杆与平台连接处附近承受的最大总应力为137.841 MPa,下放钻杆下端横向位移最大可达59.64 m;水下采油树安装到位并与井口连接的工况条件下,水深40 m附近总应力达到最大为166.064 MPa。     

带压更换天然气井口采气树主控制阀新技术

天然气井采气树主控阀门常存在闸门内漏、丝杆弯曲等实际情况,为了消除主控制阀带来的安全隐患,研究了一种专用堵塞器和辅助装置的带压更换主控阀新技术,具有易观察、易受控、安全、可靠等优点,现场共应用9 井次,具有显著的经济效益。     

井口装置和采油树PR2性能鉴定试验研究

井口装置和采油树产品是否达到PR2级的性能要求,只有通过符合PR2试验要求的试验设备或系统、按照规定的性能鉴定程序进行试验来验证。为此,建立了井口装置和采油树PR2性能鉴定试验系统,系统包括静水压试验台、气密封试验台、阀门开关试验台、悬挂器载荷试验台、步入式温度试验系统、气体收集系统、数据采集和监控系统等。试验系统经过8次阀门样机和3次心轴式悬挂器的PR2试验,试验结果表明其各项功能和试验数据的准确度均符合GB/T 22513对PR2性能鉴定的要求。最后分析了PR2性能鉴定试验成败的原因,并提出建议。