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超高压气井油管悬挂器金属密封研究 被引量:1
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作者 冯春宇 李敖 +2 位作者 陈晓琳 杜文波 罗晓龙 《石油机械》 北大核心 2025年第3期102-108,131,共8页
针对140 MPa超高压芯轴式油管悬挂器密封问题,优选半X形金属密封作为油管悬挂器的金属密封形式,通过有限元仿真研究了顶丝位移、凸台半径、底部夹角、过盈量和温度等参数对密封性能的影响,并采用响应面法对密封关键结构参数进行优化。... 针对140 MPa超高压芯轴式油管悬挂器密封问题,优选半X形金属密封作为油管悬挂器的金属密封形式,通过有限元仿真研究了顶丝位移、凸台半径、底部夹角、过盈量和温度等参数对密封性能的影响,并采用响应面法对密封关键结构参数进行优化。研究结果表明:密封接触宽度和最大von Mises应力与半X形金属密封顶丝位移呈正相关,最大接触应力呈先增大后减小趋势;密封接触宽度与最大接触应力随凸台半径、底部夹角的增大呈先增大后减小趋势;过盈量与von Mises应力、最大接触应力、密封宽度呈正相关;半X形金属密封可在高低温的极端工况下保持良好的密封性能。优选出顶丝位移为1.6~2.0 mm,凸台半径为3.11 mm,夹角为103.1°,过盈量为0.6 mm。将优化后的油管悬挂器密封组件安装并进行140 MPa气压试验及现场试验,密封性能满足要求。研究结果可为高压环境下油管悬挂器的研制提供技术支持。 展开更多
关键词 芯轴式油管悬挂器 超高压 金属密封 接触力学 密封试验
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关井过程防喷器胶芯的冲蚀性能研究
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作者 胡四海 赵广慧 +3 位作者 张川 刘涛 贾宇喆 马封安 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第23期159-168,共10页
目的预测井涌或井喷发生时关闭防喷器闸板对胶芯的冲蚀,为评估关井后胶芯的密封性能提供依据。方法首先依据橡胶试件的冲蚀试验,基于LM优化算法反演分析确定丁腈橡胶的冲蚀模型参数,将所确定的冲蚀模型通过UDF嵌入Fluent软件,建立关井... 目的预测井涌或井喷发生时关闭防喷器闸板对胶芯的冲蚀,为评估关井后胶芯的密封性能提供依据。方法首先依据橡胶试件的冲蚀试验,基于LM优化算法反演分析确定丁腈橡胶的冲蚀模型参数,将所确定的冲蚀模型通过UDF嵌入Fluent软件,建立关井过程中防喷器半封闸板附近流场的数值模型,计算密封胶芯的冲蚀性能,研究关井全过程胶芯材料去除量与关井时长的变化规律。结果得到了丁腈橡胶材料的改进Finnie冲蚀模型参数,该冲蚀模型预测的试件冲蚀率随冲击角的变化与试验数据的最大相对误差仅为5.77%,可用于模拟丁腈橡胶构件的冲蚀性能。在防喷器关阀过程中,携岩钻井液对胶芯的冲蚀主要发生在端面边缘处的岩屑高速碰撞区。胶芯的冲蚀率与钻井液的含砂量呈线性正相关,与钻井液的流速呈非线性正相关。随着闸板开度的减小,冲蚀率呈现指数增长。在文中的参数条件下,当闸板开度分别为104、26、6 mm时,胶芯的材料去除率分别为1.52、5.22、28.3 mm^(3)/s,表明在关井后期闸板即将关闭前,胶芯受到的冲蚀最严重。在关井全过程中,胶芯的材料去除量随着关井时长的增加而增加,关井时长分别为3、8 s时对应的胶芯体积去除量分别为5.04、13.43 mm^(3)。结论在井涌或井喷发生时,关闭防喷器闸板的时机和时长对于处置事故至关重要,需综合评价关井时长对井口动载荷和胶芯冲蚀量的影响,制定科学的关井预案,以保障井筒、地面装备和施工人员的安全。 展开更多
关键词 防喷器半封闸板 密封胶芯 冲蚀模型 反演分析 关井过程
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焊道间隔冷却时间对Inconel 625温度场的影响 被引量:2
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作者 魏军会 杜文波 +5 位作者 张宝 崔佳凯 易俊 康诗琪 李建明 冯春宇 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期90-94,共5页
针对热丝脉冲TIG(HPTIG)堆焊Inconel 625合金,基于Abaqus软件平台、Fortran和Python语言开发程序,实现移动热源加载和焊缝单元逐次有序填充,建立温度场有限元模型,通过仿真验证模型的准确性。着重探讨焊道间冷却时间对焊缝温度梯度、冷... 针对热丝脉冲TIG(HPTIG)堆焊Inconel 625合金,基于Abaqus软件平台、Fortran和Python语言开发程序,实现移动热源加载和焊缝单元逐次有序填充,建立温度场有限元模型,通过仿真验证模型的准确性。着重探讨焊道间冷却时间对焊缝温度梯度、冷却速率的影响规律。结果表明:当焊道间冷却时间较短时,随焊道数量增多,热累积效应逐渐显著,焊缝的冷却速率、温度梯度逐渐降低;随焊道间冷却时间增加,热输入量和散失量趋于动态平衡,焊缝的冷却速率、温度梯度逐渐趋于一致。 展开更多
关键词 堆焊 Inconel 625 冷却时间 冷却速率 温度梯度
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封井后提放钻杆过程中球形防喷器胶芯力学行为 被引量:3
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作者 张杰 武宁盼 +3 位作者 张川 刘鸣 赵琳 阎永宏 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期172-180,共9页
球形防喷器封井后强行起下钻作业极易导致胶芯密封失效,为研究动密封过程中防喷器胶芯失效机制,基于橡胶大变形理论建立球形防喷器动态密封数值模型,探究球形防喷器胶芯在封井和起下钻过程的应力分布和失效模式。结果表明:球形防喷器密... 球形防喷器封井后强行起下钻作业极易导致胶芯密封失效,为研究动密封过程中防喷器胶芯失效机制,基于橡胶大变形理论建立球形防喷器动态密封数值模型,探究球形防喷器胶芯在封井和起下钻过程的应力分布和失效模式。结果表明:球形防喷器密封钻杆后,胶芯内壁会产生条状褶皱,支撑筋下板块拐角处产生鼓点状应力分布,颈部和背部存在应力集中现象;当钻杆倾斜时,钻杆与胶芯接触密封区也发生倾斜,胶芯左右两侧应力小幅增大;起下钻过程中,胶芯内壁的条状应力集中变为片状分布,钻杆接头进出密封区域时,接触应力发生突变。 展开更多
关键词 球形防喷器 胶芯 起下钻 支撑筋 力学行为
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海洋勘察船基盘收放系统研制及应用 被引量:4
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作者 范松 李鹏 +4 位作者 李朝均 白兰昌 付俊 刘姣利 李欢 《石油机械》 北大核心 2021年第4期72-78,共7页
基盘收放系统是勘察船钻探系统的关键部件,主要用于钻柱定位、基盘收放及井口取样监控等工作。为解决基盘恒张力收放、井口定位和监测控制等问题,开展了基盘绞车、补偿装置、勘察基盘和脐带缆绞车的结构分析,对补偿装置和勘察基盘进行... 基盘收放系统是勘察船钻探系统的关键部件,主要用于钻柱定位、基盘收放及井口取样监控等工作。为解决基盘恒张力收放、井口定位和监测控制等问题,开展了基盘绞车、补偿装置、勘察基盘和脐带缆绞车的结构分析,对补偿装置和勘察基盘进行了理论计算与技术方案分析,基于此设计了配套于“海洋地质十号”勘察船的基盘收放系统。对该系统进行了厂内试验和现场应用,应用结果表明:基盘绞车和脐带缆绞车提升及下放功能、补偿装置恒张力补偿功能、脐带缆绞车恒张力功能、勘察基盘监测及控制功能均满足设计要求,取得了预期的使用效果。该基盘收放系统的研制及应用推进了海洋勘察关键装备的国产化进程,也为后续3000 m水深基盘收放系统的研制和地质调研提供了一定的参考。 展开更多
关键词 勘察船 基盘收放系统 基盘绞车 脐带缆 补偿装置 恒张力
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基于升沉预测的钻柱补偿装置仿真研究
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作者 李欢 付俊 +3 位作者 范松 陈涛 李鹏 郑万里 《石油机械》 北大核心 2021年第3期57-64,共8页
为减小大洋钻探过程中井底钻压波动,提高钻柱补偿装置的补偿精度,开展了基于非水动力学船舶升沉预测方法的仿真研究。首先以船舶姿态传感器的升沉位移信号为输入,建立基于卡尔曼滤波的升沉预测模型,然后利用AMESim平台搭建450T死绳端钻... 为减小大洋钻探过程中井底钻压波动,提高钻柱补偿装置的补偿精度,开展了基于非水动力学船舶升沉预测方法的仿真研究。首先以船舶姿态传感器的升沉位移信号为输入,建立基于卡尔曼滤波的升沉预测模型,然后利用AMESim平台搭建450T死绳端钻柱补偿装置仿真模型,通过仿真的形式实现波浪信号的采集、处理和预测,再对引入升沉预测前、后的补偿性能进行对比分析,并针对升沉预测时间和海况对补偿性能的影响展开深入探讨。仿真结果表明:采用卡尔曼滤波进行升沉预测的方法计算量小、实时性高,能有效进行短期的升沉预测;升沉预测的引入可减小井底钻压波动、提高补偿性能,理想情况下,预测时间在0.4 s左右时补偿性能最优,而对于补偿精度要求高的场合,应在较好的海况作业且开启升沉预测为宜。研究结果可为钻柱补偿装置设计和控制系统优化提供一定的指导。 展开更多
关键词 钻柱补偿装置 升沉预测 卡尔曼滤波 钻压波动 仿真
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