国家教育部博士点基金(20135121110005)
- 作品数：29 被引量：220H指数：7
- 相关作者：练章华林铁军于浩张颖张强更多>>
- 相关机构：西南石油大学中国石油天然气集团公司中国石油更多>>
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- 相关领域：石油与天然气工程理学环境科学与工程一般工业技术更多>>
- 排砂管线弯接头的冲蚀机理研究被引量：24
- 2014年
- 排砂管线是气体钻井中不可缺少的地面设备之一,在高压高产气井的钻井中存在安全隐患,常规情况下通常被人们忽略。排砂管线失效主要由高速气流中的固体颗粒冲蚀破坏,通常发生在弯接头部分。针对排砂管线弯接头的冲蚀失效情况,开展冲蚀破坏机理的理论研究和数学模型研究,对弯接头的冲蚀攻角、冲蚀函数、冲蚀颗粒形状系数以及固体颗粒的受力状况进行探讨。建立排砂管线弯接头的CFD有限元模型,可以任意改变弯接头的角度,定量地模拟不同工况下含有固相颗粒的多相流对弯接头的冲蚀速率和冲蚀机理,对排砂管线在气体极限流量100×104m3/d和50×104m3/d的工况下,对不同含砂量进行一系列的CFD仿真模拟,得出冲蚀速率随弯接头角度变化定量的关系曲线,为弯接头的结构优化设计提供理论依据。
- 练章华陈新海林铁军明鑫郑建翔
- 关键词：弯接头
- 油套管特殊螺纹密封面接触应力松弛行为研究被引量：5
- 2019年
- 开展了P110T油套管材料的单轴拉伸高温蠕变试验,分析了P110T材料在不同温度、不同拉应力作用下的蠕变力学特性;运用约束最小二乘法建立了P110T材料蠕变速率的解析解数学模型,并根据材料松弛与蠕变的特征关系建立了P110T材料松弛力学规律的数学模型;采用实例分析的方法,得到了P110T油套管特殊螺纹密封面松弛应力的变化规律。结果表明,在相同初始接触应力条件下,温度越高,应力松弛变化现象越明显;在相同温度条件下,初始接触应力越高,密封失效所需的时间越长。
- 张颖张颖练章华林铁军
- 关键词：接触应力蠕变应力松弛
- 不同工况下套管偏梯形螺纹连接的温度-应力耦合被引量：6
- 2015年
- 偏梯形螺纹相比圆形螺纹不易产生滑扣,在许多苛刻的井深结构中被广泛采用。结合弹塑性力学以及有限元理论,利用ANSYS软件建立了偏梯形螺纹接头的有限元模型,对模型进行了不同工况下的温度-应力耦合分析,分析了温度载荷对套管螺纹接头应力、接触压力及接头附近位移的影响。分析结果表明,在螺纹接头两端轴向位移受约束的情况下,温度载荷对接触面的Mises应力和接触压力影响显著,两者均随温度载荷的升高而增大,且在达到较高温度后增大趋势变缓;偏梯形螺纹扣牙过盈接触时,比较不同扣牙的Mises应力和接触压力,呈现两端大、中间小的趋势,且在轴向受拉和受压工况下,接头附近的位移变化十分明显。
- 许定江练章华邓元洲林铁军
- 关键词：套管接触压力热应力
- 大斜度井中套管磨损机理研究被引量：4
- 2016年
- 针对套管在大斜度井中的磨损失效,首先开展了套管的磨损实验研究,根据Dawson和White提出的基于能量损失的线性磨损模型以及本文的实验数据,获得了钻杆接头与套管的磨损系数。建立了钻杆接头与套管磨损机理研究的有限元模型,通过任意拉格朗日-欧拉自适应网格划分,在数值模拟过程中可以对套管磨损的节点进行"实时调整",并对网格单元做光滑处理,不断更新钻柱接头与套管的接触关系,对钻进过程中套管磨损机理进行了研究。在磨损后套管结构形状研究的基础上,开展了套管剩余抗挤强度的数值模拟研究,得到了套管的最大磨损深度随时间的变化关系,建立了套管剩余抗挤强度与最大磨损深度的关系,进而可以预测套管在某一累积磨损时间内套管的最大磨损深度和套管的剩余强度,为磨损套管的安全性评价提供了理论依据。
- 练章华于浩刘永辉林铁军张强
- 关键词：套管磨损有限元
- 应用细观力学与扩展有限元法数值模拟钻柱损伤
- 2016年
- 钻井过程中,钻柱承受着拉扭等多种交变载荷的作用,其损伤机理一直是力学界深入研究的课题。笔者首先根据细观力学分析的基本原理,采用Abaqus软件的脚本语言Python建立细观尺度下晶粒分布模型,然后采用断裂力学算法——扩展有限元法对含有微裂纹的细观尺度下晶粒模型进行计算,分析裂纹的动态扩展过程以及相应的应力应变分布特征,最后根据细观力学中"均匀化"方法对不同时刻的应力应变进行处理,得到微裂纹扩展对钻杆材料宏观性能的影响。在宏观尺度下处于弹性阶段的钻杆材料,在细观尺度下仍会出现塑性区,且在微裂纹不扩展的情况下,弹性模量是恒定的。文章提出的思路为深入探索钻柱材料断裂机理提供了新的方法。
- 练章华张颖林铁军魏臣兴郭衍茹
- 关键词：细观力学均匀化微裂纹
- 涡轮钻具轴承磨损后力学性质的数值模拟研究被引量：3
- 2015年
- 涡轮钻具轴承组在恶劣的工作环境中受到钻压、水力载荷以及钻进冲击与振动的作用,容易发生磨损现象,直接影响涡轮钻具的使用寿命。以127 mm涡轮钻具为例,根据弹塑性力学和赫兹接触理论,运用ABAQUS软件建立定子-滚珠-转子非线性接触问题有限元模型,针对不同磨损程度的滚珠轴承进行了数值模拟分析。研究结果表明,随磨损量的增大,轴承定子、转子与滚珠的接触面积逐渐减小,应力集中现象加剧,接触应力明显增大;最大接触应力出现在滚珠上,且与磨损量呈现非线性关系;相同工况下,磨损2 mm后滚珠的最大Mises应力比未磨损时增加了14倍,轴承发生失效。该项研究成果对涡轮钻具设计及寿命预测具有指导作用。
- 于浩练章华程兴莲邓元洲于文明
- 关键词：涡轮钻具轴承有限元接触应力
- 油套管特殊螺纹密封面微观泄漏机制研究被引量：7
- 2019年
- 特殊螺纹金属对金属密封的可靠性不仅与主密封面的结构和油套管材料性能有关,而且与螺纹接头密封面表面粗糙度、泄漏介质特性等因素有关,其密封性能的研究是一项复杂而又难以解决的问题。在微观尺度下,分析特殊螺纹金属对金属气密封泄漏机制,并建立微观尺度下气体通过金属密封间隙泄漏速率的理论模型;在考虑密封表面粗糙度的情况下,建立特殊螺纹气体泄漏率的数学模型。以锥面对锥面密封为例,研究密封表面接触应力、表面粗糙度和密封面接触长度对特殊螺纹气体密封性能的影响。计算结果表明:随密封面接触应力的增大和密封面有效接触长度的增加,气体泄漏率均呈幂率指数规律降低;随密封面粗糙度的增加,气体泄漏率随之增大。
- 张颖练章华周谧林铁军
- 关键词：粗糙度接触应力
- 具有腐蚀坑缺陷的套管强度评估被引量：6
- 2018年
- 近年来,油田套管腐蚀越来越严重,据统计,大港油田某区块套管腐蚀达到34.4%,造成了严重的套损、套漏等问题。基于上述问题,以弹性力学理论和球形腐蚀坑套管力学模型为基础,分别建立了具有两个腐蚀坑缺陷和一个腐蚀坑缺陷的套管-水泥环-地层三维有限元模型,通过具有两个腐蚀坑缺陷的模型对套管上的应力分布规律的研究,发现腐蚀坑之间的距离大于0.65 mm时,可以用具有单个腐蚀坑缺陷模型来评价套管的强度。基于单个腐蚀坑缺陷的模型,研究了腐蚀坑的半径、深度对套管强度的影响及其应力集中系数的变化规律,且研究了不同钢级在地层水化条件下对具有腐蚀坑的套管的受力影响。结果发现,有腐蚀坑缺陷的套管,其最大应力和应力集中系数随腐蚀坑深的增加而增大,且腐蚀坑半径越小,应力集中系数越大,最大达到2.0以上;其次,地层水化后加快具有腐蚀坑的套管的损坏。
- 练章华罗泽利于浩刘洋何勇
- 关键词：应力集中系数有限元套损
- 石油K型矿井架结构强度可靠性评价被引量：4
- 2016年
- 由于井架是油气井工程中一种重要的大型承载结构,受力和使用情况复杂,准确评价井架结构强度可靠性成为一个亟需解决的问题。选取JJ450/45-K型石油井架为例,提出了采用随机有限元方法对K型井架进行可靠性分析的基本原理和实现过程,并且通过仿真中所涉及的假设进行检验。利用Monte Carlo模拟法中相关系数等理论公式,建立井架静力学分析的有限元模型,计算得到了井架的应力和位移分布。结合机械可靠性理论,对井架的随机参数进行了敏感性分析,得到了井架最大应力、最大位移以及剩余强度的主要影响因素。可靠性评价结果表明,在最大勾载下K型井架的可靠度较高,能够满足系统强度的要求。
- 许定江练章华张志东敬佳佳
- 关键词：井架随机有限元敏感性
- 油气长输管道第三方破坏监测优化仿真研究被引量：4
- 2016年
- 油气管道第三方破坏是由于非管道员工行为导致的油气管道意外损坏,成为管道失效的主要形式,但除了造成严重损坏出现明显缺陷,甚至管道破裂泄漏事故直接更换管道之外,还没有行业标准指导修复和更换第三方破坏的管道。根据弹塑性力学和赫兹接触理论,采用有限元方法,建立挖掘机斗齿对X65管道斗齿-管道接触破坏过程模型,从斗齿不同作用角度和不同作用深度对管道破坏、损伤程度进行分析,模拟得到了油气管道的破坏形式和破坏机理;并通过管道残余应力分析,提出以管道外表面冲击坑深度为指标参数的管道更换建议方案,为第三方破坏管道修复和更换提供理论依据。
- 杨建功练章华于浩林铁军
- 关键词：长输管道第三方破坏残余应力冲击坑
