偏磨套管破裂强度的有限元分析与解析计算方法

在水平井和定向井的钻井过程中，套管内壁和旋转着的井下工具及接箍之间经常发生接触，使套管内雪生偏磨。本文将偏磨套管的破裂强度问题看作失稳问题，并应用弹塑性有限元方法分析了偏磨套管的破裂强度，同时用非线性规划的方法建立了偏磨套管破裂强度下降的百分数与套管磨损形状之间的计算公式。     

SF双层油罐结构强度有限元分析

分析了SF双层油罐的结构特点,对SF双层油罐的FRP外壳和微小夹层做了合理的假设和简化。针对双层罐的复合结构,选择了分离式有限元模型,并确定了载荷以及单元划分。针对加油站使用较为广泛的30m3油罐进行了结构强度的有限元分析,结果表明:钢制内壳承担了油罐的大部分载荷,同时油罐的危险区域在砼鞍座底部外侧边的罐内壁上;微小夹层除在鞍座位置外几乎不承担载荷;FRP外壳在鞍座尖角处出现应力集中现象,此处出现破损的可能性比较大。通过对SF双层罐结构强度的分析,为SF双层罐的设计和安装提供了一定的指导依据。     

修井机井架静力有限元强度分析

修井机井架是一种复杂的大型空间框架结构，用解析法难以实现其强度分析，使用大型有限元软件ANSYS解决井架静力分析是十分有效的手段。以JJ900/31—K修井井架为例，介绍了单元类型的选择，有限元分析模型的建立，同时也对井架的应力分布及危险截面进行了分析。     

气压膝关节机构强度的三维有限元分析

建立了下肢假肢气压膝关节机构在站立相单腿承重工况下的三维有限元计算模型。通过ＡＤＩＮＡ有限元分析软件的计算,表明该机构在强度、刚度方面完全能满足要求。     

双驴头抽油机吊绳强度有限元分析

现场使用中发现双驴头抽油机的后驴头吊绳寿命较短，为解决这一问题，对后驴头和吊绳建立了三维模型。用有限元软件ABAQUS对吊绳的应力和位移进行了分析．其中考虑了吊绳与驴头表面接触部分摩擦系数和吊绳长度差异的影响。分析表明，摩擦系数越小，吊绳的应力分布越均匀；当吊绳之间存在长度差异时，短吊绳的应力明显增加。因此，接触面的摩擦系数越大，吊绳的寿命越短；短吊绳的寿命要低于长吊绳的寿命。根据这些计算结果，建议在吊绳与后驴头接触表面使用润滑脂，并且添加固体润滑剂；在吊绳使用之前，对吊绳进行预拉伸处理．使吊绳产生一定的预应力和预应变。     

基于有限元模拟的压力管道轴向裂纹应力强度因子计算

基于有限元软件ANSYS对一种新型的管道断裂行为研究试样进行了三维建模与数值分析。对用于模拟实际工况的无加载孔模型和用于实验研究的有加载孔模型分别建模,并计算了裂纹尖端应力强度因子。对比研究发现,有加载孔模型可以较好地反应工程实际,并可用于管道断裂力学行为的研究。通过改变断裂试样厚度与裂纹长度发现:应力强度因子K随着试样厚度的增大而减小,而裂纹长度增大时K值也有减小的趋势。     

囊式蓄能器有限元计算及强度评定

利用ANSYS对囊式蓄能器进行应力分析及评定,确定了蓄能器的2个危险区域:壳体进油端内表面开孔处及进油阀支撑环与壳体接触面。除进油阀支撑环外,蓄能器各部位的应力强度均满足应力的评定原则,符合极限载荷设计准则,结构稳定可靠,不会发生塑性失效。进油阀支撑环与壳体接触面危险部位的应力强度虽然小于材料的屈服强度,但是该应力强度大于分析设计标准中许用应力。在产品的制造中,应该增大进油阀支撑环与蓄能器壳体内表面的接触面积。     

钻机井架有限元模态分析

应用有限元分析软件ANSYS对ZJ30/1700CZ型钻机井架分别在自然状态下和有钩载状态下进行模态分析,计算得出了井架的前9阶模态频率及相对应的主振型.通过对井架的固有频率与钻机的设计工作转速的比较,并对各阶模态主振型的分析,得出该钻机井架结构设计合理的结论.     

采用三维实体模型有限元分析法计算潜油泵轴强度

潜油泵轴是潜油电泵机组的关键部件,其强度设计对机组综合能力的发挥意义重大。本文对潜油泵轴做了受力分析,并应用三维实体模型有限元法对潜油泵轴进行了强度分析和计算。计算结果表明,应力较大点主要集中在潜油泵轴的花键部位,该部位是潜油泵轴强度的最薄弱点。实践证明,轴断部位也基本集中在花键根部,说明计算结果和实际应用情况是吻合的。     

螺杆泵井地面驱动系统的有限元模态分析

针对螺杆泵井存在地面驱动系统振动问题,根据地面驱动系统的工作原理和结构特点,对螺杆泵井地面驱动系统结构进行了简化。利用有限元分析软件ANSYS7.0,选用四面体单元SOLID45,并采用映射网格与自由网格相结合的网格划分方法,建立了螺杆泵井地面驱动系统的三维有限元模型。采用子空间法,计算得到地面驱动系统的前8阶固有频率和主振型。将地面驱动系统的有限元模态分析结果与其工作频率进行对比分析,结果表明,某些工作频率与固有频率接近,从而引起系统较强烈的振动。通过振型图和动画显示,可直观地观察到螺杆泵地面驱动系统的动态特性和薄弱环节。研究成果为有针对性地改进地面驱动系统的结构提供了理论依据。     

SDZS钻井筛动态特性分析及动态强度计算

建立了SDZS型钻井筛筛箱的有限元模型,用Pro／MECHANICA软件对筛箱的动态特性作分析研究,获得了筛箱低阶固有频率与模态振型,找出了筛箱在额定载荷作用下各部位的动态应力和变形的分布规律,并对筛箱的动态强度进行了校核。分析表明,筛箱的结构设计合理,且在设计工况下,筛箱侧板的最大主应力为19．78MPa。其动态强度满足要求。为该筛的改进设计及后续筛箱动态强度的试验研究提供了必要的依据。     

射孔套管抗挤强度综合因素有限元分析

射孔完井是国内外使用最广泛的完井方法,但是大量的现场实践表明,射孔对套管强度有较严重的影响,所以确定套管射孔后的抗挤强度的变化趋势是合理选择套管的重要依据。利用非线性弹塑性有限元法建立了螺旋布孔的射孔套管强度分析的空间有限元力学模型,该模型可以通过任意改变射孔孔径、孔密、相位角、壁厚、套管尺寸以及不同钢级套管的材料力学特性参数等,对射孔套管抗挤强度进行各种综合因素的有限元力学分析。经分析认为:高钢级或高强度套管能有效提高射孔套管抗挤强度;随着孔径、孔密的增加,套管的抗挤强度降低;相位角在180°时,套管的抗挤强度最低。研究结果为合理地选择套管、延长其使用寿命提供了一定的理论依据。     

套管偏磨曲率对其抗挤毁强度影响的有限元分析

随着油田开采的不断深入,应用于深井、超深井的套管经常发生偏磨现象。套管偏磨降低了其使用性能,尤其降低了其抗挤毁能力,使石油套管经常因偏磨而损坏,严重影响了原油的正常生产。文章主要运用有限元软件,研究了不同钻杆直径造成的套管偏磨对套管抗挤毁能力的影响。结果表明,随着钻杆直径增大,偏磨区域增大,但偏磨区域曲率变小。其综合影响是偏磨“月牙形”的曲率对套管的挤毁能力影响很小,而偏磨深度对套管的挤毁压力影响很大,因此实际钻井时,钻杆直径对套管抗挤强度的影响可以给以较少的考虑。     

140MPa超高压井口闸阀阀体的有限元强度分析

PFF65-140法兰式平行闸阀是为超高压井开发设计的一类高压闸阀,适用于各类采油(气)树、井口装置、管汇和套管头.为验证其开发设计的合理性和安全性,建立超高压井口闸阀阀体的三维实体模型,在额定工作压力和静水压试验压力两种情况下,采用Solidworks及Cosmos分析软件对闸阀阀体进行有限元分析计算,证明存在高应力区.按照ASME应力分析法分析其应力组合,表明该设计是安全的.     

春晓油气田生活模块强度计算综述

从工程实际出发，简要介绍了春晓油气田工程中生活模块整体强度和局部强度分析、校核的方法和过程，可为平台模块设计计算提供借鉴。     

射孔参数对套管强度影响的有限元分析

近年来,各油田套损的比例一直居高不下,已经严重影响了油气井的正常生产,因此能有效减少套损率,已成为目前各油田研究的重要课题。针对造成套损的几种主要因素的其中一项—射孔作业,通过ANSYS有限元软件,分析出不同射孔参数时的套管应力变化,得到了孔径、孔密和相位角与套管最大Mises应力之间的关系,并给出了Φ139.7mm×7.72mm套管的最优射孔参数,可为实际的射孔作业提供一定的参考。     

出砂套管受力有限元分析

油气井开采过程中.生产层段由于出砂将在套管外部附近形成空洞,破坏了套管的受力环境,套管外部失去支撑.由于上覆地层压力的作用,使套管在轴向压力作用下产生屈曲变形.本文用弹塑性有限元法建立了出砂段套管屈曲变形的有限元力学模型.根据此模型,分析了某出砂引起套损后,套管的形态;特定上覆层栽荷下,发生屈曲的自由套管段长度.这些结...     

圆柱壳与凸型封头连接处边缘应力有限元分析

本文利用弹性有限元分析方法计算了相同尺寸条件下圆柱壳与标准椭圆封头，球型封头，碟型封头连接处及其附近的边缘应力，给出了连接部位应力分布规律，并将这几种情况的边缘应力进行了对比。为工程设计中此几种情况的考虑，提供了数值上的参考。     

蠕变地层中套管外载的有限元数值分析法

地应力与井眼稳定、井筒压力系统控制、井眼井斜及方位的控制和井身 结构的确定紧密相关。因此地应力场的研究是钻井工种设计的基础工作之一。目前国内外对地应力作用下的套管外载的研究非常重视，相继开展了室内模拟试验和有关理论的研究。文中主要用有限元数值分析法研究蠕变地层中地应力对套管外载的影响。     

浅海井口抗冰装置结构计算的有限单元法

对辽东湾浅海单井井口保护装置采用隔水套管直接抗冰的可行性进行了研究。采用多种三维混合单元建立了一典型井口装置的有限元计算模型,该模型利用有限差分的原理真实地反映了地层对结构的约束。计算结果表明,在辽东湾浅海的60cm单层平整冰作用下,结构的位移和应力都在许可范围之内,最大位移为结构的顶部,最大应力发生在隔水套管与表层套管的上部连接环板上,而隔水套管内加固的水泥层对增加结构的强度、抵抗外载荷的作用起了不可忽视的作用。计算结果和现场两年多的应用表明,用增厚的隔水套管直接抗冰是可行的。