摘要：我国流变性地层套管损坏严重,准确了解流变地层套管外载及其影响因素对套管强度设计具有重要意义。为此,基于地层流变通式,采用拉氏变换法对均匀地应力下流变地层位移方程进行了求解,建立了流变地层套管外载荷计算的新方法,分析了不同元件组成的流变模型对套管初始及最终载荷的影响规律。结果表明地层为三个或三个以下元件组成的流变模型时,套管初始载荷为流变模型中不与黏性元件或塑性元件直接并联的弹性元件所产生的套管载荷,最终载荷等于模型中所有弹性元件共同作用产生的载荷。研究成果对流变地层套管设计、延长套管使用寿命及降低套损发生率有一定的指导作用。

摘要：掺水混输不加热集油工艺正不断发展完善,集输管停掺水温降过程是指导该技术实施的重要依据,掌握其降温规律对确定安全停掺水时间、再掺水启动方案和停掺水检修安排都有着十分重要的意义。基于计算流体动力学理论,利用FLUENT对油井地面集输管道停掺水后的温降过程进行数值模拟,得出不同含水率与不同初始油温下管内油品的温降曲线。根据管轴中心温降曲线可将整个降温过程分为3个阶段,第一阶段温降速度最快,其余两阶段较慢,第一阶段自然对流作用占主导地位,第二阶段管壁油品开始凝结,自然对流逐渐消失,第三阶段传热方式仅剩导热,且作用较弱,整个管内油品的凝结时间长短与停掺水初始油温及管内液体的含水率有关。通过模拟计算可得详细的温降过程,为实际停掺水不加热集油工艺设计提供参考依据。

摘要：钻杆是钻柱系统的重要组成部分,在工作中除要承受多种载荷外,还要受到钻井液等流体的诱导腐蚀,是钻柱系统的薄弱环节,现场实际工作中钻杆失效事故更是频繁发生。而钻杆失效高发区域便为加厚过渡带,传统上的钻杆失效数值模拟分析采用的主要方法是建立钻杆加厚过渡带的力学模型,从该区域受到载荷的情况下分析其等效应力的分布和应力集中系数的大小。针对钻杆受到钻井液诱导腐蚀刺穿的情况,从流体力学的角度进行数值模拟分析。以准127 mm的API钻杆的8种不同结构为研究对象,采用有限体积法建立数学模型。基于8种不同结构和不同钻井液流速情况,对钻杆内部的流场变化进行数值模拟,获得了钻井液在钻杆加厚过渡带这一区域的压力场分布规律。研究结果对优化钻杆加厚带尺寸,合理钻井液流速工艺具有一定的参考作用。

摘要：电脱水器绝缘棒后端因绕流产生涡街,流速较低,易使原油中高含盐沉积物在该处沉积而导电,以致绝缘棒丧失功用。利用FLUENT对原油电脱水器绝缘棒三维圆柱绕流进行模拟,旨在寻找到有效方案,使漩涡区最小,以提高电脱水器的效率。基于现场原始数据,采用层流模型对三种不同来流速度和结构改进后的流场进行了模拟,分析了不同流速下三维圆柱体绕流各截面漩涡脱落形式及速度分布,得出:速度最大值发生在与来流方向成90°夹角的圆柱上、下两侧,低速区出现在圆柱的背流侧、其后的回流区以及漩涡区;雷诺数的高低会影响柱面的压力梯度及漩涡的形成;背流区面积在一定流速范围内随流速的增大而逐渐减小。绝缘棒添加整流器后低速区明显减少,改变了沉积物的沉积条件。模拟结果可为实际脱水器设计提供一定的参考依据。

摘要：Failure data from oilfield showed that casings which were designed according to API standards were deformed and collapsed in salt formations. The main reason for decrease in strength may be caused by non-uniform loading(NUL) that was not considered in traditional casing collapsing strength design or that the designing method should be improved and developed. Obviously, the calculation of casing collapse strength is one of the key factors in casing design. However, the effect of NUL on casing collapse strength was generally neglected in the present computational methods. Therefore, a mechanical model which can calculate casing collapse strength under NUL was established based on the curved beam theory of the elasticity and was solved using displacement method. Simultaneously, three anti-collapse experiments were performed on C110 casing under NUL, and the strain and deformation laws of three casings in the process of collapse were obtained by the electrical method. Yield limit of every casing was obtained by analyzing those data. Experimental results are consistent with the results of calculation of new model. It indicates that the model can be used to calculate yield limit loading of casings under NUL.

摘要：基于材料断裂力学理论及裂纹全程扩展模型,结合井下钻柱受力特点,构建了钻柱复合型疲劳裂纹扩展行为预测新模型。该模型可有效描述裂纹扩展的3个阶段,对提高钻柱在井下复杂条件下的疲劳寿命预测精度具有重要指导意义。

摘要：由于地层的复杂性和钻柱服役条件的苛刻性,钻具接头部位的密封失效事故经常发生。螺纹接头采用双台肩技术可有效地降低失效事故的发生。在双台肩接头的设计和研究中,台肩距离是1个比较关键的参数。以弹塑性接触理论为基础,并应用有限元软件对HT40型接头进行数值模拟。在明确接头的上卸扣机理的情况下,通过数值分析,确定出了HT40型接头最佳的台肩距离△L。为验证数值模型的可靠性,试制了1只HT40型接头,并在模拟上卸扣过程中进行应变测试。试验数据和有限元软件计算结果比较吻合,说明采用的设计方法是可靠的。

摘要：基于有限差分法对Navier-Stokes方程进行数值离散,建立纵荡与升沉耦合激励下流体晃荡三维数值模型,自由液面采用具有二阶精度的流体体积法进行追踪。基于势流理论推导出纵荡与升沉耦合激励下理想流体晃荡解析解,用于验证已建立的数值模型与响应规律分析。该模型也与文献结果进行对比分析,表明该模型能准确地模拟耦合激励下的非线性晃荡问题。理论与数值结果表明:即使单自由度纵荡与升沉激励无法激发明显的波动,即非共振,当激励频率的和值或差值接近流体系统自然频率时,耦合激励也可以激发共振晃荡波;耦合晃荡波与激励频率的关系也通过两组扫频分析得到。

摘要：H2作为新能源重要发展方向之一,与传统化石燃料相比,具有热值高、产物不污染环境、来源广泛、可再生的显著优势,被称为未来的清洁能源,将成为人类未来解决日益严峻的能源和环境问题的一条新途径。H2运输是氢能利用的重要环节,采用可靠的管道输送方式连接H 2气源与目标用户,是优化能源消耗、推动氢能利用的关键。相比于高纯氢管道,混氢天然气管道具有资源调配灵活、资源利用率高的特点,可供上游H2产品掺混进入天然气管道,实现同管远程输送,这将是未来较为热门的H2资源运输和利用途径。H2作为量子气体,难压缩、难混合、难保存,同时H2易泄漏,且爆炸极限宽(4%~75%),掺入天然气后,介质特性更复杂,必须重点关注其安全设计问题。基于H2物理特性,结合混氢天然气存在的问题分析,对比常规天然气管道安全设计问题,深入剖析混氢天然气管道的安全设计要点,以期进一步揭示相关规律。研究结果表明:设备与管道停运后混氢天然气将出现较明显的组分分层现象;混氢天然气管道放空设计需避免介质自燃问题;混氢天然气管道安全设计尚需开展大量工作。研究成果可为混氢天然气管道安全设计提供相关参考。

摘要：近年来,氢能高效利用是世界各国的关注重点和研究热点,也是新能源的重要发展方向之一。大规模运输氢气时,管道运输更加高效、安全,采用氢气管道输送是推进氢能大规模利用的有效途径。相比天然气,氢气的单位体积热值较低,分子量较小,在管道输送中对提高氢气管道流速的需求较大,为提升管道输送效率,氢气流速提高后对管道系统的潜在影响值得探讨。基于氢气、天然气物理特性,开展了氢气、天然气的流速影响场景分析,提出了氢气管道流速选择的关注要点;剖析了基于冲蚀的氢气、天然气管道流速评价方法,对含固体杂质工况下氢气、天然气的冲蚀尺度进行了比对;探讨了氢气、天然气的管道流动噪声问题,开展了定量分析。研究表明,相比于露空管道系统,埋地管道系统更应关注流速问题;氢气管道允许的冲蚀流速更大,管道系统具备提速潜力,但应对气体夹带杂质的问题进行持续关注;在相同的能量输送场景下,氢气管道内流动噪声声压值稍大于天然气管道噪声声压值,可参考常规噪声控制手段应对。研究成果可为氢气管道设计提供借鉴。