陈锋
- 作品数：37 被引量：171H指数：7
- 供职机构：上海大学机电工程与自动化学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金上海市教育委员会重点学科基金上海市教育委员会创新基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程自动化与计算机技术矿业工程理学更多>>
- 油井管螺纹接头力学特性的研究进展被引量：6
- 2020年
- 随着油藏埋深增加,石油钻采条件日益苛刻,油井管柱受到的载荷工况(包括拉伸、压缩、弯曲、内压、外压以及温度等)愈来愈复杂,油井管(包括钻杆、油管、套管等)螺纹接头失效已成为各油田遇到的主要问题之一.开发连接强度和密封性能更优越的螺纹接头已备受重视.作为特殊螺纹接头开发的瓶颈问题之一,螺纹接头力学性能分析方法亟待攻关.在介绍油井管螺纹接头发展进程的基础上,从解析法、试验法和数值模拟方法3个方面阐述了油井管螺纹接头力学性能的研究进展,并对与之相关的试验方法、设备以及数值模拟方法进行了描述,明确了当前研究存在的不足,提出了油井管螺纹接头力学性能的研究新方向.
- 狄勤丰王楠陈锋王文昌牛新明张金成
- 关键词：螺纹接头力学性能解析法数值模拟
- 考虑“筒中筒”耦合作用的深水隔水管柱与钻柱碰摩运动规律
- 2024年
- 深水钻井时,旋转钻柱与海洋环境力作用下发生振动的隔水管柱易发生接触,造成钻柱与隔水管柱的碰撞或者摩擦。为了解隔水管柱与钻柱间的运动状态,减轻两者间碰摩,保证作业安全性,提出了一种模拟深水隔水管柱-钻柱组成的“筒中筒”耦合系统模型,通过分析二者间的位移与接触力,实现海洋深水钻井作业时隔水管柱与钻柱的耦合动力学模拟的建立。模拟结果表明,考虑隔水管柱与钻柱接触的情况下,海流作用和涡激作用对钻柱的动力学特征具有较大影响;海流速度增加,隔水管柱弯曲程度变大,隔水管柱的振动特征会限制钻柱运动;井口转速增加对钻柱的涡动特征影响小,但会增大钻柱与隔水管柱内壁的接触力,增大钻柱与隔水管柱的失效风险。该理论为海洋深水钻井摩阻分析提供了新的借鉴。
- 狄勤丰骆大坤秦垦王文昌陈锋
- 关键词：深水钻井钻柱动力学
- 应力释放槽对钻杆接头力学性能的影响被引量：6
- 2010年
- 钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使von Mises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。
- 袁鹏斌陈锋王秀梅
- 关键词：钻杆接头应力分析有限元法
- 超深井上部大尺寸井眼稳定器接头母扣失效机制被引量：1
- 2021年
- 顺北区块超深井Ø444.5 mm大尺寸井眼井段长达5000 m,不但需要面对提速、控斜难题,而且存在稳定器母扣频繁失效问题。为此,从钟摆钻具组合(BHA)动力学分析着手,探讨了大尺寸井段稳定器母扣失效机制。基于钻柱动力学有限元方程,研究了大尺寸井眼中BHA稳定器处的复杂动力学特征,确定了稳定器母扣附近的动态弯矩和涡动特征;建立了稳定器母扣端螺纹接头三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了复杂载荷作用下稳定器母扣端螺纹接头的应力分布特征;以顺北XX井稳定器母扣断裂失效为例,分析了BHA稳定器母扣端变截面位置附近的动态应力。结果表明,稳定器母扣端轴向振动和扭转振动水平较低,但出现了较强的高频涡动,较大的变截面特征造成稳定器母扣端附近出现很大的高频附加动态弯矩(0~453.0 kN·m)。这一动态弯矩作用产生的母扣螺纹牙应力最高达799.1 MPa,虽然小于与其啮合的钻铤公扣螺纹牙应力(973.1 MPa),但其变化幅度很大(465.0 MPa),而且变化频率很高。这种高频动态变化应力是促使母扣端螺纹接头发生失效的关键原因之一。建议在设计大尺寸井眼BHA时一方面要控制钻柱涡动,另一方面要尽可能减少稳定器附近的动态弯曲效应。
- 李少安王居贺秦垦王文昌陈锋狄勤丰
- 关键词：超深井大尺寸井眼变截面动力学特征
- CAE仿真技术在新型钻杆开发中的应用
- 随着CAE仿真技术的发展,各种数值仿真方法在产品开发设计中得到了大量的应用。本文应用计算流体动力学(CFD)和有限元分析(FEA)技术,设计开发了一种可以高效清除岩屑床并具有高抗扭特性的新型钻杆。CFD计算表明,末端采用...
- 陈锋狄勤丰王文昌王明杰沈子俊袁鹏斌周勇其
- 关键词：计算流体动力学三维有限元分析岩屑床螺纹接头
- 文献传递
- 超深井钻柱粘滑振动特征的测量与分析被引量：26
- 2017年
- 粘滑振动是引起钻具失效、影响钻井时效的复杂振动形式,国内外学者对其产生机理进行了大量研究,但至今没有定论。采用ESM钻柱振动测量工具测量了某超深井井下钻柱的三轴加速度,通过分析三轴加速度的特征,研究了井下钻柱的粘滑振动特征。结果表明:实测井段发生了大量的粘滑振动,粘滑振动频率约为0.11Hz,粘滑振动周期约为9.0s,粘滞时长达4.0s,滑脱阶段井下钻柱转速最大达330.0r/min,约为地面转速的2.75倍;粘滑振动与地面测量扭矩波动具有很好的对应关系,说明可以通过地面测量扭矩特征初步判断井下钻柱是否产生粘滑振动。频域分析结果表明,当发生滑脱运动时,径向加速度的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值最大,同时还包含横向共振频率和与井壁接触产生的外激励频率等,但轴向振动的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值较小,表明钻柱粘滑振动过程中扭转振动最为突出,并存在强烈的横向振动和较弱的轴向振动。研究结果对描述粘滑振动的特征、判断超深井钻井过程是否发生粘滑振动和及时采取消除粘滑振动技术措施具有指导作用。
- 滕学清狄勤丰李宁陈锋周波王敏
- 关键词：超深井钻柱加速度扭矩
- 气体钻井钻柱动态应力特征被引量：6
- 2014年
- 气体钻井的循环介质为气体,黏滞效应远小于泥浆,因此气体钻井钻柱的失效情况比较严重。针对具有超细长比特征的全井钻柱,加入钻柱与井壁的碰撞模型,运用有限元节点迭代法,通过对碰撞冲击应力条件下气体钻井与泥浆钻井的动力学特性分析对比,探讨了气体钻井钻具的失效机理。分析表明,气体钻井的涡动频率和涡动速度明显高于泥浆钻井,气体钻井时钻柱与井壁的碰撞更为频繁且冲击应力比泥浆钻井更大,成为导致其钻柱失效的主要因素之一。
- 王明杰狄勤丰王文昌陈锋沈子俊
- 关键词：气体钻井动态应力钻柱失效涡动
- 气体钻井套管遇阻通过的瞬态附加载荷分析
- 在连续体振动分析的基础上,通过研究比较考虑管柱自重和不考虑自重情况下,首先建立了无阻尼管柱动力学模型.最后通过实例计算,并与CAE计算结果进行对比,证明理论模型和解答的正确性.
- 王文昌陈锋张鹤王明杰覃光煦白楠狄勤丰
- 超深井钻柱动态疲劳失效特征及参数优选
- 2024年
- 随着油气勘探深度不断增大,超深井钻柱井下振动更加复杂,应力状态随时间变化显著,为保障超深井钻柱的安全性,开展了受空间挠曲井筒约束超细长钻柱的动态疲劳失效特征研究,并进行钻柱结构及工作参数优选。基于实际井眼轨迹,考虑钻柱与井壁的碰撞特征,通过有限元仿真分析,得到全井钻柱动力学特性;根据疲劳损伤累积理论,研究了超深井全井钻柱在非对称循环变幅应力状态下的疲劳强度;结合现场实例,研究了超深井钻柱的危险截面,分析了钻柱疲劳强度随转速、钻压和稳定器安装位置的变化规律。研究表明:钻压和高转速对钻柱疲劳强度的影响较大,低转速对钻柱疲劳强度的影响较小;稳定器可以大幅降低底部钻具组合疲劳失效的概率,而且稳定器安装位置对钻柱疲劳强度的影响较为显著。研究结果为超深井钻柱组合结构参数和钻井参数优选提供了理论依据。
- 王文昌徐祖凯周星王昭彬陈锋
- 关键词：超深井钻柱动态应力
- 钛合金/钢钻杆复合钻柱动力学特性分析与优化设计
- 2024年
- 钻井深度的持续增加使钻柱面临的载荷工况越来越严苛。钛合金具有密度小、屈服强度高和弹性模量低等特点,基于井口钻杆抗拉余量设计要求,设计3种钛合金/钢钻杆复合钻柱,即复合钻柱1(Φ101.6 mm钻杆段全段使用钛合金钻杆)、复合钻柱2(Φ101.6 mm钻杆上半段使用钛合金钻杆)和复合钻柱3(Φ101.6 mm钻杆下半段使用钛合金钻杆)。为了探究钛合金/钢钻杆复合钻柱(简称为复合钻柱)的动力学特性,基于Hamiton原理建立复合钻柱的动力学模型,并采用节点迭代法和Newmark-β法对模型进行求解,分析3种复合钻柱的涡动特征、动态应力和振动特性,并与常规钢钻柱进行比较。结果表明:钛合金钻杆的使用可有效减缓钻柱涡动速度、动态应力,其中复合钻柱3的涡动速度、动态应力最小;基于振动特征强度对钻井作业参数进行优化,形成复合钻柱3的钻井作业参数推荐图版并给出合理的施工参数范围。
- 陈锋宾国成刘志虎张建军郭文婷吴永清王文昌刘强狄勤丰
- 关键词：超深井动力学特性钻井参数
