摘要：在深水天然气测试过程中,多相混合物会通过地面流程分离、泄压、加热后通过燃烧臂放喷燃烧,现场一般采用喷淋的方式来降低热辐射的影响。为了降低深水放喷测试作业时平台及燃烧臂的热辐射风险隐患,首先采用Thornton模型研究了火焰表面辐射能量、视角系数以及水幕透射率等参数,构建了喷淋作用下放喷火焰的热辐射通量计算模型,并结合现场燃烧放喷下的仿真模型,应用有限元软件分析了放喷喷淋影响下的火焰温度和辐射量变化规律。研究结果表明:(1)喷淋形成的水幕使靠近平台区域的温度和辐射量明显降低,放喷管道附近的辐射量由2 050 W/m^(2)减小到了1 840 W/m^(2);(2)在单个水幕的作用下,水幕吸收了一定的热辐射量,水幕温度从11.85℃上升到约26.85℃;(3)由于平台附近的空气中CO_(2)和H_(2)O含量较低,空气的热辐射吸收系数较小,温度主要受到热对流的影响,空气温度基本保持在26.85~36.15℃之间;(4)不同放喷管径和产量变化下平台附近区域的温度和辐射量变化趋势基本一致,管径减小使得辐射峰值增大。结论认为,该研究成果进一步明确了深水测试放喷不同工况下的热辐射分布,为深水地面放喷热辐射设计分析及安全控制提供了技术支撑。

摘要：针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了一种主要用于水平井井眼轨迹微调的新型多级可变径稳定器。该稳定器能在钻井液驱动力作用下通过改变销钉在行程控制轮导向滑槽中的状态来实现多级变径,针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。基于纵横弯曲法理论,并考虑均布载荷及弯矩等因素的联合作用,建立了包含多级可变径稳定器的井下钻具组合的力学模型,得到了钻井液驱动力与稳定器支撑块伸出长度之间的关系式,计算了不同支撑块伸出长度所需最小钻井液驱动力和钻头侧向力的值,结果表明该可变径稳定器能实现增斜、降斜和稳斜功能。研究成果为多级可变径稳定器的结构设计和优化提供了技术指导。

摘要：连续波泥浆脉冲发生器的阀口形状与井下脉冲信号的质量密切相关,将直接影响到地面信息的解码效果。为了有效降低建立阀口形状与压力波关系时的复杂程度,结合连续体拓扑结构设计的思想,将阀口的设计区域转化成0-1拓扑结构,将阀口的旋转运动简化为矩阵平移运算;并通过基本几何形状组合设计阀口形状,以拓扑结构的0-1矩阵得出非遮挡区域的面积;建立任意阀口形状结构参数与过流面积、压力波的关系。经过案例分析,设计出内、外轮廓曲线的阀口形状。结果表明,阀口形状优化设计结果对应的压力波与标准的正弦波非常接近,相关系数达到98.2%,可以满足上传信号质量的需求,验证了该方法的可行性。

摘要：水下采油树油管悬挂器K形金属密封圈密封结构较为复杂,须通过多因素分析方法进行深入研究。为此,基于Box-Behnken方法进行试验设计,建立了响应面模型,并对密封圈结构进行了优化设计。分析结果表明:建立的密封圈外侧最大接触应力和最大等效应力与设计变量的响应面模型具有较高的拟合精度,满足计算要求;采用响应面法,建立了设计变量与目标函数的优化数学模型,对密封圈的结构尺寸进行了优化;密封圈优化后外侧最大接触应力提高了6.5%,最大等效应力降低了20.9%。所得结论可为水下采油树油管悬挂器密封圈的设计优化提供参考。

摘要：双封隔器分层密封结构的密闭环空较高的环空压力,可能造成油管抗外挤强度及生产套管抗内压强度不足,严重时可能造成油套管柱失效或封隔器的密封失效,影响气井的正常生产作业。为此,基于流体介质的热膨胀效应,并考虑油管的弹性变形和热膨胀对环空体积的影响,建立了双封隔器间环空压力计算模型。利用建立的计算模型进行了算例分析并研究了流体介质的体积膨胀系数、等温压缩系数和套管内径对密闭环空压力的影响。研究结果表明:在相同温度变化量下,体积膨胀系数的增大会导致环空压力的变化量呈线性增加;等温压缩系数的增大会导致压力变化量减小,且减小幅度逐渐变小;套管内径的增大会导致压力变化量增大,且增大幅度逐渐变小。双封隔器间环空压力的研究对井身结构设计、套管强度设计、测试安全性设计及安全生产等具有一定的参考价值。

摘要：为了对HXJ180海洋修井机在多种复杂工况下的作业强度进行分析,采用命令流的方法建立修井机模型,通过对4种组合工况、8种风向对应的32个子工况下的修井机作业强度进行数值仿真计算,得到修井机位移及等效应力分布云图。根据AISC 360—16规范中的UC值判定法,对各工况下的修井机作业强度进行校核验证。校核结果表明:在所有工况下,最大等效应力点都集中在上移动座立根区域前端,风向对最大应力点位置的影响不大;在2种操作工况下,风向对修井机位移分布的影响较小,最大位移点分别位于井架天车座和气固体管线承重梁区域;而在非预期工况及可预期工况下,风向对井架上体部分及二层台的位移分布有明显影响,最大位移点也主要集中在该区域。所有工况下的构件最大UC值都出现在上移动座立根区域前端处,且最大UC值都小于1,表明该修井机的综合强度足够,满足API标准使用要求。分析方法和相关结果可为钻机、修井机强度校核和设计改进提供借鉴。

摘要：为研究海上地面流程作业过程中,油嘴调整及弯管结构参数对地面流程弯管冲蚀磨损的影响规律,基于液-固两相流理论、冲蚀磨损模型,结合流场、颗粒运动轨迹对地面流程弯管流速、固相颗粒体积分数、流速与弯管弯曲角度等冲蚀磨损影响因素进行了耦合分析。分析结果表明:不同产量对应的流速由14 m/s增大至23 m/s时,固体颗粒体积分数对弯管的最大冲蚀速率的影响最高达到了9.66倍;冲蚀固体颗粒体积分数由0.01%增大到0.09%时,流体流速对弯管最大冲蚀速率的影响最高达到了6.92倍;流速与固相颗粒的耦合影响最高可达到50.7倍;当流速一定时,随着弯管弯曲角度的增大,最大冲蚀率呈现出增大的趋势,流速与弯曲角度耦合影响最高可达到19.8倍;随着流速和固相颗粒体积分数的增大,地面流程弯管的最大冲蚀速率增大,当固体颗粒体积分数处于0.07%~0.09%时,流速对冲蚀的影响小于固相颗粒体积分数改变带来的影响。研究结果对于地面流程弯管的改进设计及其安全防护具有一定的指导作用。

摘要：针对深井、超深油气井中套管柱组合设计存在非线性、多目标和离散变量组合的问题,提出了一种基于启发式算法的套管柱组合优化设计方法。采用树状结构表示套管柱组合并将其参数化,给出了体现套管柱成本、质量和安全因素的设计需求向量,建立了以该向量为基础的可调多目标数学模型,并给出了利用启发式算法求解该模型的方法。通过与经典的套管柱设计案例进行比较分析,在最经济方案的情形下,利用所建立数学模型得出的解在适应值方面比原方法更好,如解3在成本和质量方面均有所降低,解2的成本降低4.057%,但质量增加0.274%。研究结果表明,基于启发式算法的套管柱组合优化设计方法得出的解具有合理性,且在一定程度上比原有解更优,可解决深井、超深井套管柱组合设计存在的问题。

摘要：针对压裂球座锥段处冲蚀磨损严重将影响滑套的开启和压裂施工正常进行的问题,基于固液两相流和冲蚀理论,建立了压裂球座冲蚀模型,分析了球座冲蚀磨损原因。采用控制变量法,分析了压裂液排量、颗粒浓度、颗粒直径、黏度对球座冲蚀磨损的影响。通过分析可知:随着压裂液排量和颗粒浓度的增加,球座冲蚀速率增大;随着颗粒直径和黏度的增加,球座冲蚀速率减小。为减少球座冲蚀磨损,分析了不同锥角和结构形式的球座锥段冲蚀速率;得出锥角在20°~30°范围内最为合理,锥段为凹面结构和双角度结构的球座,其冲蚀速率都较小。分析结果对水平井投球滑套分段压裂技术的改进和现场压裂施工具有指导意义。

摘要：为满足小型的生态景观水域和人工养殖水域的漂浮垃圾打捞需求,同时考虑打捞装置与生态环境之间的美观性以及协调性,研制了一种小巧灵活,环境适应性强的仿生打捞装置。通过运用仿生学原理和MeArm机械臂基础,创新设计了鹈鹕仿生打捞装置的嘴部下喙开合机构、下喙齿轮齿条杠杆滑槽机构、嘴部喉囊底部投放机构、颈部结构和打捞结构等,并提出一种双摇杆机构的三自由度连杆机械臂,满足了打捞装置对灵活性和承载能力的需求。通过应用Matlab仿真和有限元分析软件对仿生鹈鹕水面漂浮物打捞装置进行了运动范围、结构强度和动力学仿真分析,结果表明该设计的仿生装置结构可靠,同时经样机模型实验验证了设计方案的有效性和可靠性,为后续产品的进一步开发提供了理论和实验依据。