摘要：针对水下井口系统的波致疲劳寿命计算方法进行了研究。根据DNV标准规范进行了计算路线的梳理,并结合南海某海域波浪散点图,利用MATLAB进行了载荷谱的计算。最后,以钻井过程为例进行了水下井口系统的疲劳寿命计算,结果表明:水下井口系统在钻井工况下最危险的热点区域为高压井口头锁紧面和高压焊缝区域。本文针对水下井口的疲劳寿命技术方法进行了研究,以钻井工况下水下井口疲劳寿命为例进行了计算,得到水下井口零部件的疲劳寿命,以期为水下井口设计作为参考。

摘要：水下井口连接器作为连接高压井口与水下采油树、防止井内高温高压流体泄漏的关键设备,其承受着极其恶劣的载荷作用。为研究内压工况下流体渗透压力对井口连接器金属-金属密封的影响,以自主研制的井口连接器为对象,考虑流体渗透压力对VX钢圈密封性能的影响,运用ABAQUS软件分析了井口连接器在预紧和内压工况下的密封性能,探究了预紧力、介质压力、密封圈材料性能和结构参数对其接触应力的影响规律。研究结果表明:轴向预紧力是影响连接器密封性能的重要因素,在保证连接器结构强度下应尽量增大预紧力;随着内压的增大,上密封面的接触应力增加,趋势与下密封面相比较增加速率变低,且下密封面接触应力大于上密封面;316L不锈钢满足密封准则,用其作为密封圈材料更为经济;最优密封锥面锥角α为22.75°,最优密封面宽度b_(0)为28 mm。所得结论可为其他类型水下井口连接器的密封结构设计提供依据。

摘要：水下井口系统在深水油气开采作业期间承受复杂载荷的作用,极易发生强度破坏和结构失效。目前主要通过数值模拟的手段对水下井口系统进行分析,无法准确评估水下井口在工程应用时的安全性,研制水下井口系统的专用测试设备并分析其试验过程中的结构稳定性具有重要意义。根据水下井口系统实际装配结构,自主设计了水下井口承受悬挂、拉伸、弯曲载荷下的专用测试工装。为论证测试工装结构在测试试验过程中是否会发生强度破坏,基于ANSYS Worbench建立了3种测试工装的有限元模型,分析得到不同工况下测试工装应力响应云图。计算结果表明:悬挂载荷测试时,测试工装最大应力为597.50 MPa;弯曲载荷测试时,测试工装最大应力为349.34 MPa;拉伸载荷测试时,测试工装最大应力为179.14 MPa。各部件应力均未超出材料屈服强度,能够保证测试试验的稳定运行。研究结果可为水下井口系统测试工装的研究设计提供参考。

摘要：水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,在海流的作用下易发生涡激疲劳失效,目前的研究侧重于深水钻井隔水管-水下井口系统整体涡激疲劳分析,尚未开展深水水下井口涡激疲劳损伤精细化评估。为此,在已有研究的基础上,提出深水水下井口涡激疲劳损伤精细化评估方法,建立深水钻井隔水管-水下井口整体与局部分析模型,构建整体模型与局部模型交互机制,通过整体模型与局部模型应力关系得到水下井口局部涡激疲劳损伤,实现水下井口局部涡激疲劳精细化评估。研究结果表明,整体上水下井口和导管近泥线处的涡激疲劳损伤较大,水下井口涡激疲劳损伤最大值出现在高压井口,其次为低压井口和刚性锁紧总成,套管悬挂器的疲劳损伤较小。所得结果可为深水水下井口疲劳设计、分析及寿命管理提供参考。

摘要：水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,承受复杂多变的内压和外部载荷。目前,主要通过理论分析和数值模拟的方法,对水下井口进行强度分析。但缺乏水下井口压力测试的专用测试工装,无法真实反映水下井口系统及其配套工具承压作业时的安全性。针对此问题,本文考虑水下井口系统作业过程中的不同作业工况,针对水下井口不同作业阶段的内压载荷,分别设计了相应的专用测试工装。为保证工装结构的测试稳定性,采用有限元分析方法,建立测试工装有限元模型,开展了不同测试载荷下工装结构的力学响应分析。分析结果表明,水下井口专用测试工装能够开展不同作业阶段的承压能力测试,在测试过程中,工装结构各部件应力均未超出材料屈服强度。本研究可为水下井口测试工装的结构设计和优化分析提供技术支持。