大斜度井中钻柱的有限元分析

井眼的弯曲特性和钻柱与井壁的接触是大斜度并中钻柱的受力与变形分析的难点。根据钻柱的变形特点，提出了将钻柱的弯曲特性和接触问题分开计算的方法，构造了一个结点坐标系描述钻柱在井眼中的变形，在接触问题的求解算法中，考虑了钻柱在空间两弯曲平面内的变形耦合。实例计算了一口大斜度井眼中钻柱上提和下放时的受力与变形，表明本文提出的方法是可靠的。     

定向钻井的计算机模式

定向钻井工程的重要问题是如何控制实际井眼轨迹,使其符合设计要求。井眼的任何不理想偏斜,都将增加纠斜次数,容易引起诸如键槽卡钻、套管磨损以及由于井下落物而必须侧钻等潜在问题,这就大大延长钻井周期,提高定向井生产成本。由于定向钻井工艺应用日趋广泛,如何控制井眼轨迹,就成为一个具有重要意义的研究课题。定向井的传统设计和操作方法都是建立在钻井工作者的经验之上。为此,本文在分析井眼控制各种因素的基础上,建立了定向井钻井的计算机模式,并介绍了摸式的基本原理,利用这个模式可以模拟定向钻井过程中井斜、方位沿井深的变化。为定量预测定向井井眼轨迹提供了较好的计算方法,使井眼轨迹控制由经验变得更加科学。模式的计算结果和现场实钻结果比较后可见,两者吻合程度令人满意。本文可供现场工作者进行决策时参考。     

高钢级管道环焊缝的应变集中特性研究

当管道穿越地质灾害多发地区时,可能会受到较大的位移作用。管道环焊缝处的结构特性及材料特性使其在位移作用下,将会产生局部的应变集中并发生开裂,从而影响管道的应变能力。因此,研究管道环焊缝处的局部应变特性,对于管道的安全评价具有重要意义。研究采用有限元模拟,结合材料损伤模型的方法进行,分析了低匹配及热影响区软化的高匹配环焊缝的应变分布。结果表明:对于低匹配环焊缝,应变集中的位置处于热影响区与焊缝交界的外表面。对于热影响区软化的高匹配环焊缝,应变集中位置会随位移及内压的变化而变化。内压对环焊缝应变集中程度具有重要影响,并可以显著降低管道的应变能力。     

油气管道内部轴向表面半椭圆裂纹弹塑性断裂分析

对油气管道内部轴向表面半椭圆裂纹进行了断裂分析,提出了改进的J积分估算公式.首先,基于使用形变塑性的详细三维FE计算,列表给出了部分以径厚比、裂纹深度与长度比、裂纹深度与管壁厚比、R-O材料应变硬化系数和半椭圆裂尖位置等为变量的J积分全塑性解.然后,通过对这些全塑性解分析指出EPRI分析方法中的不足之处.最后,以本次FE计算为基础,给出了沿裂纹尖端基于GE/EPRI的J积分预测公式,并通过对计算公式、EPRI J积分估算公式与有限元计算结果的对比,说明提出公式的精确性,为油气管道的断裂评定奠定基础.     

管道完整性数据管理技术的研究进展与发展对策

概述了管道完整性管理中完整性数据管理的研究进展及国内外现状,重点介绍了管道数据模型、管道数据采集与整合技术以及完整性数据管理的研究现状,提出了完整性数据管理的发展对策和建议。指出,数据管理技术的发展核心,应基于我国管道的基本国情,不断加入新技术、新方法,使完整性数据完备、准确、通用、持续有效,更好地服务于管道完整性管理,保证管道安全、长久的运营。     

高钢级输气管线钢的止裂设计判据研究

对国产X70,X80管线钢,分别进行了夏比冲击试验(CVN)和单拉伸试验,测量得到管线钢的CVN和力学性能指标。基于管线钢CVN和力学性能指标的实测值,分析了管道断裂扩展速度的影响因素。基于速度准则,由编制程序计算的减压波速曲线联合管道断裂扩展速度计算公式,进行了实际工程的止裂设计应用。     

车装钻机安全监测系统的研究与开发

针对现有钻井参数仪显示参数具有有限性和瞬时性,无法记录工作过程中参数的变化情况,而且缺乏数据保存和超限报警功能,并存在系统分散,不利于对钻机系统进行整体安全评估等问题,选用单片机作为车装钻机监测系统的主要芯片,给出了监测系统总体设计和部分模块设计。选用SD卡存作为存储所有数据的介质,用U盘存储超限数据并具有超限报警功能。GPS模块用于定位,便于及时了解钻机所处的地理位置。系统通过GPRS模块把所监测到的数据发送到后台,便于工作人员进行数据分析,对钻机的安全性进行整体评估。现场试验表明,该车装钻机监测系统具有抗干扰能力强、性能稳定等特点,而且运转良好,各项指标达到了设计要求。     

基于有限元分析的管道焊接修复方法研究

焊接是打孔管道的常见修复方法,主要采用接管、补板、套管3种方式。焊接修复方法的选用和了解焊接产生的应力对油气管道安全运营具有重要意义。为了掌握不同焊接修复方法的修复效果和适用范围,运用非线性有限元方法进行管道在内压作用下的受力分析,研究屈服压力与极限载荷评估修复结构承载能力的优异性,得出相对较优的管道焊接修复方法,并比较各焊接修复管道中几何效应对承压能力的影响。结果表明,应采用屈服应力评估焊接构件的承载效果; 3种焊接修复方法中,采用套管修复方法后的管道承载效果最好,套管的几何尺寸对管道承载效果影响较小; 补板修复管道的承载效果位于中间,补板的几何尺寸越小,管道的承载效果越好; 接管修复管道的承载效果最次,接管的直径越小、厚度越大,管道的承载效果越好。     

管道腐蚀缺陷超声导波检测数值模拟研究

简述管道导波检测理论基础.运用有限元分析法,对目前现场检测中应用的L(0,2)及T(0,1)模态导波在管中传播过程进行数值模拟研究.在模型的特定部位删除部分单元模拟腐蚀缺陷,分别对管一端加载轴向和切向瞬时位移载荷模拟L(0,2)模态和T(0,1)模态入射波,计算得到管道的瞬时动力学响应,对回波信号作频谱分析.计算结果表明,缺陷位置可以根据缺陷处回波信号到达时间和波速确定.给出缺陷回波反射系数与缺陷横截面积各影响因素之间的关系曲线,可以近似判定缺陷的几何尺寸.并提出以回波信号对缺陷横截面尺寸大小的综合灵敏度来检测、评价管道腐蚀缺陷的思路.     

X70管线钢残余塑性应变的背散射电子衍射表征方法研究

为了研究高钢级油气管线环焊缝脆性开裂失效与微小残余塑性应变之间的关系问题,采用背散射电子衍射对不同应变下的X70管线钢进行了表征研究。通过四点弯曲试验和拉伸试验制备带有残余塑性应变的样品,表征了衍射带对比度、核平均取向差与应变的关系。结果表明：X70钢,对于10%以内的塑性变形,金相和硬度等工程手段无法识别;在X70钢管四点弯曲的梯度塑性应变预制样品和系列拉伸样品中,材料EBSD衍射带对比度与微小塑性变形相关性较差,而核平均取向差与±2%以上的塑性变形有较好正相关性,有望用于实际管线残余塑性变形的定性或半定量评估。