纯外压下套管弹塑性抗挤强度的计算

采用双剪统一强度理论,推导出理想套管的弹性极限外压的计算公式,并考虑到实际制造缺陷进行了修正。将采用不同屈服准则的计算结果与试验值及API公式计算结果做了比较,证明计算新公式更符合Tresca准则,并可准确地预计套管的实际抗挤强度。探讨了材料的SD效应和初始几何缺陷在不同数量级下对套管抗挤强度的影响,为套管的制造提供了重要依据。     

考虑制造缺陷的套管抗挤强度计算新模型

API 5C3未考虑套管的制造工艺及缺陷对套管抗挤强度的影响,已不能准确地预测套管实际抗挤强度。API/ISO工作组针对API 5C3存在的不足,修订了现行API 5C3标准,给出了含制造缺陷的抗挤新模型,大大提高了套管强度计算的科学性。研究中发现,ISO抗挤新模型并不适合所有壁厚段套管强度的计算,为此,在研究和评价ISO新抗挤模型的基础上,提出了考虑制造缺陷的抗挤强度计算新模型。通过与ISO/TG提供的上百个实物挤毁数据对比验证,本文所给出计算式的计算精确度明显好于API 5C3挤毁公式及ISO新模型,为套管强度的设计提供了新的参考依据。     

套管缺陷及高抗挤套管抗挤强度研究

套管在生产过程中，由于本身制造的缺陷，降低了套管的抗外挤强度。为了更好地描述套管在非均匀栽荷情况下套管强度计算模式，文章建立了套管在非均匀栽荷作用下力学模型。根据弹性力学理论推导出理想圆形套管抗挤强度模式，综合考虑了套管缺陷对套管抗挤强度的影响，结合算例得出若干结论，为研究高抗挤套管在非均匀载荷作用下的抗挤强度提供初步的理论依据。     

外压作用下套管抗挤强度研究

为提高套管挤毁压力的计算精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析。结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要影响因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同组合进行模拟分析得出,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。提出了新的套管挤毁压力计算公式,计算表明精度可满足工程要求。     

射孔套管抗挤强度理论分析

为了深入研究射孔对套管抗外挤强度的影响程度 ,将射孔套管三维力学模型简化为平面孔板力学模型 ,在外挤压力作用下 ,根据弹性力学理论 ,推导出射孔套管抗挤强度系数的理论公式 ,其理论计算结果与国外文献的实验结果吻合。利用推导的抗挤强度系数理论公式分析孔径、孔密及相位角的变化对其抗挤强度系数的影响 ,其结果为优化射孔设计提供了简便的方法。     

地层空隙对套管抗挤强度的影响

采用有限元软件ABAQUS分析了水泥环外的地层空隙对套管抗挤强度的影响。分析结果表明:(1)地层中空隙的存在会降低套管的抗挤强度,空隙周向角度从20°变化到80°,套管内最大Von Mises应力逐渐增大,空隙周向角度从80°变化到180°,套管内最大Von Mises应力逐渐减小;(2)空隙压力的降低,会使套管内最大Von Mises应力增大,当空隙周向尺寸足够大时,空隙压力pv下降会导致空隙内地层边界与水泥环接触,从而减缓套管内最大Von Mises应力增大的幅度。该分析为更精确的套管抗挤强度设计提供了理论依据.     

非均匀载荷对TP130TT套管抗挤强度的影响

认识影响新型套管(TP130TT×152.4mm×16.90mm)的抗挤强度的诸种因素,对正确选用这种套管具有重要的指导意义。采用有限元法,计算和分析了套管缺陷(壁厚不均度、椭圆度)及非均匀载荷等因素对套管抗挤强度的影响规律。计算结果表明,在非均匀外挤载荷作用下,这种套管仍具有较高的抗挤能力;在静水压力的作用下,套管抗挤强度随着其壁厚不均度和椭圆度的增加而降低。     

套管内壁磨损对其抗挤毁性能影响的有限元分析

运用有限元法,建立起计算模型,对内壁管损套管的抗挤毁强度进行了定量计算,并与 全尺寸实物试验结果进行了对比。指出套管的抗挤毁强度与内壁磨损程度基本成线性关系。同时指出,在计算套管的抗挤毁强度时,用均匀磨损模型代替非均匀磨损模型,计算结果有较大误差。     

套管抗挤强度可靠性分析方法研究

提出了一种新的套管抗挤强度可靠性分析方法——置信度与可靠性设计相结合的高精度小子样方法。与常规方法相比,本文方法计算结果精度高,并节省试样。     

套管磨损程度分析与套管剩余强度计算

影响井下套管磨损的主要因素有井身结构、钻具组合、材料性能和钻井参数,由此建立了套管磨损程度的数学模型,并利用开发的应用软件计算出了在给定参数条件下的磨损厚度,给出了磨损后的屈服强度,同时综合分析了腐蚀对套管剩余强度的影响。     

一种可膨胀的套管连接螺纹有限元研究

膨胀套管技术的研究是一项系统工程，它涉及石油钻井、采油、完井、修井等各个领域，以及材料学、力学等各个方面。其中膨胀套管连接螺纹的设计、加工是实施膨胀套管技术的重点和难点之一。针对膨胀套管膨胀前后和膨胀过程中要求套管连接强度和密封性能的要求，设计开发了一种可膨胀的套管连接螺纹，利用大型非线性有限元分析软件MSC/MARC对其在上扣、膨胀、扭矩等不同工况下的性能进行了模拟分析，表明该螺纹能够满足膨胀套管螺纹使用要求。     

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根据统计分析，大庆油田和吉林油田套管损坏绝大多数发生在泥岩层，泥岩浸水是引起套管井损坏的主要原因。由于固井质量不好或高强度压裂，从而使注入水窜入井眼周围的泥岩段，使岩石的物理性质发生变化，强度下降，在压差作用下致使套管损坏。为此，文章用实验的方法对泥岩层浸水规律进行了研究，研究结果发现，在围压一定时，注水压力决定浸水深度和浸水量，浸水速度随注水压力增大而加快。泥岩渗透率对岩石的浸水深度和浸水速度也起到很大作用，本研究结果将会为预测井底泥岩含水率，进而确定泥岩强度及其蠕变特性提供重要的试验数据。     

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...     

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。     

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用于压力设备与管道超压安全泄放的安全阀不可能密而不漏，因而对有毒介质、稀有元素介质等场合常用爆破膜代替安全阀或采用爆破膜在前安全阀在后的组合式结构。但受侧向载荷作用的金属薄膜（壳）结构由于其几何及材料的非线性特点使得解析计算工作非常困难，目前其设计和制造主要依赖于实验。通过一个普通结构实例，基于Total Lagrange列式，对5种类型壳元进行了几何及材料非线性耦合分析的考核，并选择其中的4结点四边形混和壳元对径向带槽防爆结构进行了有限应变弹塑性有限元分析。结合实验结果发现：等效应力的最大值出现在10%～22%径向位置的沟槽根部；结构的极限载荷与槽底余厚之间存在着明显的线性关系；此外，带槽结构的极限载荷要明显小于厚度为槽底余厚的普通结构的极限载荷。最后从理论上对上述结论给予了解释。     

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火灾、爆炸和有毒有害物质泄漏是化学工业和石油化学工业生产中的重大灾害性事故。化工生产和储运过程涉及到大量易燃易爆、有毒有害物质，一旦物质或能量的正常运行状态遭到破坏，发生火灾、爆炸或泄漏，便会导致灾难性的后果。因此，加强化工过程灾害性事故的预防与控制对于安全生产具有重要的意义。事故后果模拟分析是进行灾害防治的基础，模拟分析的结果能够给化工企业防灾救灾和安全设计提供重要参考。为此围绕典型化工过程，建立了化工过程灾害模拟分析的事故模型和数学模型，在此基础上，结合面向对象技术、数据库技术和人工智能技术研究开发了典型化工过程灾害性事故模拟分析系统。该模拟分析系统能够动态模拟危险介质泄漏扩散、火灾、爆炸灾害过程，并根据灾害类型和危险介质的特性分析模拟计算结果，划定灾害事故影响区域，还可以根据灾害模拟分析模型精确计算各种参数，如危险介质泄漏扩散后随时间在空间的浓度分布、热辐射通量及爆炸冲击波在空间的分布等。     

基于层次分析法的管道风险因素权数确定

管道风险评估是确定那些可能导致管道事故和有利于潜在事故预防的至关重要的因素，对这些风险因素的发生概率和其后果的严重性进行量化，确定高风险管段的性质和部位，为管道风险决策和风险管理提供可靠的基础依据。在管道风险评估中确定管道风险因素的权数是一个重要环节。权数分配的结果直接关系到评价结果的精确程度。为提高权数的合理性，应用系统工程中的层次分析法，通过两两比较对非定量事件作定量分析，对主观判断作客观描述，减少主观因素可能带来的偏差。以管道风险因素框图为模型，介绍利用层次分析法确定因素权数的具体过程，进行每一项风险因素相对于管道事故的权数计算。     

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石油天然气、化工管路常常会因为往复式机泵产生的不稳定流动，以及流体流向改变、管线变径等情况而引起管路振动，如果处理不好，将严重影响管路的安全运行。为此，对一段天然气管系的流体脉动激发振动进行了分析。采用有限元建模方法，考虑了管系的复杂支撑、管系设备、钢结构等因素对管系振动的影响，计算出了脉动激发的位移、转角响应幅值。从计算结果看出，流体脉动对管系的动态响应有着重要的影响，在管道设计时必须加以考虑，并提出了消除流体脉动影响的相应措施。     

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。     

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在天然气藏中，底水气藏占有很重要的地位，因而水锥的控制及数值模拟就成为气藏开发的一个重要问题，文章提供了计算气井水锥自由边界问题的边界元方法。首先把水锥剖面视为由气、水两区域构成，指出了以气体拟压力作为未知量的变系数椭圆型方程的自由边界问题；其次使用特殊的基本解和直接边界积分给出了问题的混合边界积分方程组，再利用周期变换和机械求积法导出了离散方程组。周期变换提高了求解的精度，而机械求积法简化了离散方程组系数矩阵的生成。由于离散方程组是建立在边界上，故网格点少，只包含边界处的未知量，因而只需要较小的计算量就可求解，利用迭代算法能很快就能确定水锥的位置。实算表明，本方法简单易行、计算量小，能够提高模拟质量，有利于制定气井开采方案。