深水SCM液压系统设计与仿真分析及样机测试 被引量：3

1

作者 钟朝廷 王贺猛 +6 位作者 张磊 刘华建 陈斌 刘立新 刘海军 谭瑞 吴进涛 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期164-169,共6页

目前国内深水油田使用的SCM均从国外进口,价格昂贵且有技术壁垒。进行了深水SCM液压系统设计,考虑到整个水下生产控制系统的复杂性及对响应时间的要求,结合实际水下采油树参数,利用Simulation X软件对所设计的SCM液压系统进行了仿真模拟... 目前国内深水油田使用的SCM均从国外进口,价格昂贵且有技术壁垒。进行了深水SCM液压系统设计,考虑到整个水下生产控制系统的复杂性及对响应时间的要求,结合实际水下采油树参数,利用Simulation X软件对所设计的SCM液压系统进行了仿真模拟,分析了阀门操作时间及单个阀门开启对其余阀门状态的影响,根据仿真结果对蓄能器配置进行了确定,最终按照1∶1的比例装配了SCM工程样机,并完成了样机的功能测试及高压舱测试。仿真及样机测试结果表明,所设计的SCM液压系统综合性能满足目标油田的使用要求。本文研究成果为深水SCM的研究积累了宝贵经验,对实现深水SCM的国产化应用具有重要的意义。 展开更多

关键词 深水 SCM 液压系统设计 仿真模拟 工程样机 功能测试 高压舱测试

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水下井口连接器密封结构性能分析 被引量：17

2

作者 唐文献 曹伟枫 +2 位作者 张建 吴进涛 龚光辉 《石油机械》 2016年第3期82-87,共6页

水下井口连接器在生产过程中面临的工况和环境较复杂.通过有限元计算, 分析了连接器在安装预紧工况和生产工况下密封圈的密封性能.研究了轴向预紧力、密封圈接触应力和径向压缩量等参数之间的相互影响规律.通过编写Abaqus 的inp 程序, ... 水下井口连接器在生产过程中面临的工况和环境较复杂.通过有限元计算, 分析了连接器在安装预紧工况和生产工况下密封圈的密封性能.研究了轴向预紧力、密封圈接触应力和径向压缩量等参数之间的相互影响规律.通过编写Abaqus 的inp 程序, 分析完井与修井工况下承受弯矩载荷的井口连接器密封性能, 研究了金属密封圈左右接触面不同弯矩载荷下的接触应力相互影响规律.分析结果表明, 连接器在承受2.02×10^6 N·m 的弯矩条件下, 金属密封圈虽然发生面积较大的屈服, 但是仍然具有密封性, 能够有效密封内压.研究成果可为水下井口连接器的安全应用提供参考. 展开更多

关键词 水下井口连接器 金属密封圈 密封性能 修井 接触应力

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基于湍流理论的液压集成块流道仿真分析 被引量：7

3

作者 赵宏林 代广文 +3 位作者 张开龙 刘海军 徐时贤 罗建梅 《石油机械》 2015年第8期78-82,118,共6页

在集成块内部孔道连通时,为避免各流道之间发生干涉及减小压力损失,必须合理安排流道尺寸。鉴于出油口直径、工艺孔长度、工艺孔直径以及直角转弯长度等将对液压集成块的流道特性产生重要影响,运用ANSYS/Fluent模块对集成块内部三维孔... 在集成块内部孔道连通时,为避免各流道之间发生干涉及减小压力损失,必须合理安排流道尺寸。鉴于出油口直径、工艺孔长度、工艺孔直径以及直角转弯长度等将对液压集成块的流道特性产生重要影响,运用ANSYS/Fluent模块对集成块内部三维孔道进行仿真和数值计算,通过仿真模拟得到了速度流线云图,并比较了不同出油口直径、工艺孔长度、工艺孔直径以及直角转弯长度对流道压力产生的影响,分析了造成压力损失的原因,得到了使流道压力损失最小的流道尺寸配比。研究成果为水下控制模块封装系统底盘上液压集成块通油孔优化提供了理论支持。 展开更多

关键词 液压集成块 流道尺寸 压力损失 仿真计算

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水下采油树生产模块通道多相冲蚀数值分析 被引量：6

4

作者 朱军龙 段梦兰 +2 位作者 叶天源 徐时贤 脱浩虎 《石油机械》 2016年第3期58-62,共5页

冲蚀是水下采油树生产通道失效的主要因素。通过对冲蚀机理的研究,分析了冲蚀的本质和能量平衡,并对冲蚀的影响因素进行了分析。采用Fluent软件建立了水下采油树生产模块通道模型,对模型的内部流场进行了分析。分析结果表明,冲蚀的本质... 冲蚀是水下采油树生产通道失效的主要因素。通过对冲蚀机理的研究,分析了冲蚀的本质和能量平衡,并对冲蚀的影响因素进行了分析。采用Fluent软件建立了水下采油树生产模块通道模型,对模型的内部流场进行了分析。分析结果表明,冲蚀的本质是机械磨损和化学、电化学腐蚀,主要受流体的流速、入射角度和磨粒特性等因素的影响;水下采油树生产模块通道冲蚀最严重部位在相贯线上和外拱壁处;冲蚀率和冲蚀深度随流体速度的增大而增大,一定速度后呈指数增长,随颗粒直径的增大而减小,随颗粒体积分数的增大而增大。研究结果可为有效防治冲蚀和机械结构优化提供参考。 展开更多

关键词 水下采油树 生产通道 冲蚀率 入射角度 冲蚀深度 FLUENT

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水下卧式采油树SCM下放工具锁紧机构性能分析 被引量：1

5

作者 张开龙 谭瑞 +2 位作者 代广文 彭粲粲 段梦兰 《石油机械》 2016年第2期53-57,共5页

整个SCMRT最关键的部分是锁紧单元。理论分析中,对锁块主要考虑锁紧角度、解锁角度以及锥面角度问题,即锁紧角度α只要大于8.5°就不会发生自锁;解锁角度β需大于8.5°;锥面角度γ大于5.7°锁块都不会自动解锁。利用ABAQUS... 整个SCMRT最关键的部分是锁紧单元。理论分析中,对锁块主要考虑锁紧角度、解锁角度以及锥面角度问题,即锁紧角度α只要大于8.5°就不会发生自锁;解锁角度β需大于8.5°;锥面角度γ大于5.7°锁块都不会自动解锁。利用ABAQUS有限元软件对SCMRT的锁紧机构在锁紧工况中所受到的应力进行分析。分析结果表明,在锁紧滑块的驱动下将锁块锁紧到SCM中,锁块的最大应力主要发生在锁块下部与锁紧外壳台阶接触的地方,存在应力集中。锁紧/解锁角度、锥面角度与理论分析结果一致。在锁紧工况下,锁块最大Mises应力小于材料的许用应力,其最大接触应力能很好地满足强度要求,可以实现锁紧。 展开更多

关键词 SCMRT 锁紧机构 锁块 锁紧角度 解锁角度 锥面角度

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水下采油树油管悬挂器K形金属密封环密封性能模拟分析 被引量：21

6

作者 秦桦 安晨 +3 位作者 徐健 段梦兰 叶天源 李华 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期141-148,共8页

水下采油树油管悬挂器的密封性能直接关系到水下采油树工作的可靠性,密封一旦失效,将会导致生产通道中的原油及生产过程中注入的化学试剂发生泄漏,造成环境污染。本文利用ABAQUS软件建立了真实工况下(最大水深1 500 m,压力等级69 MPa,... 水下采油树油管悬挂器的密封性能直接关系到水下采油树工作的可靠性,密封一旦失效,将会导致生产通道中的原油及生产过程中注入的化学试剂发生泄漏,造成环境污染。本文利用ABAQUS软件建立了真实工况下(最大水深1 500 m,压力等级69 MPa,温度等级180℃)水下采油树油管悬挂器K形金属密封环的有限元模型,分析了不同初始过盈量、工作压力和工作温度对金属密封环最大Mises应力和最大接触应力的影响。分析结果表明,K形金属密封环的最大Mises应力和两侧的最大接触应力随着工作压力的增加而增加,最大Mises应力和外侧的最大接触应力随着过盈量的增大而减小,内侧的最大接触应力则随着过盈量的增大而增大,而工作温度对其影响不大。在不同工作温度和过盈量一定的条件下,当工作压强小于40MPa时,K形金属密封环两侧的最大接触应力均超过介质压力的2~3倍,而当工作压强大于40 MPa时,K形金属密封环外侧的最大接触应力超过介质压力的10倍,因此K形金属密封环在各种工况下均能满足密封准则,能对油管挂形成良好的密封。本文研究结果对水下采油树油管悬挂器的密封设计有一定的指导意义。 展开更多

关键词 水下采油树 油管悬挂器 K形金属密封环 密封性能 有限元分析 过盈量 工作压强 工作温度 Mises应力 接触应力

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基于OrcaFlex的深水采油树下放安装过程仿真研究 被引量：16

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作者 脱浩虎 李华 +4 位作者 张赢今 秦桦 顾继俊 王莹莹 段梦兰 《石油机械》 2017年第3期58-62,共5页

深水采油树的安装受到水温、波浪和海流等环境因素的影响,不同环境下其安装过程中所产生的偏移量和受力等都不尽相同。为了采油树的安全下放及其精准安装,研究不同环境因素对钻杆偏移量和受力的影响显得非常必要。为此,采用OrcaFlex软... 深水采油树的安装受到水温、波浪和海流等环境因素的影响,不同环境下其安装过程中所产生的偏移量和受力等都不尽相同。为了采油树的安全下放及其精准安装,研究不同环境因素对钻杆偏移量和受力的影响显得非常必要。为此,采用OrcaFlex软件建立了1 500 m水深时采油树下放安装过程的数值模型,研究不同环境因素对安装钻杆的偏移和受力的影响。研究结果表明:波浪方向和来流方向对钻杆偏移量的大小影响很小;海水流速和浪高对于钻杆的偏移量则有着相对明显的影响,且是随着流速和浪高的增大而增大的;在钻杆受力方面,流速和流向对钻柱的受力影响很小,而浪高和波浪方向对钻柱受力则有较大影响,并且随着夹角和浪高的增大而增大。研究结果对采油树的下放安装具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 深水采油树 安装 钻杆 偏移 受力 OrcaFlex

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油管悬挂器及下放工具性能鉴定试验方法 被引量：6

8

作者 陈萌 张来斌 +3 位作者 郑文培 柴亚军 段梦兰 李荣 《石油机械》 2016年第10期68-71,共4页

对油管悬挂器及其下放工具进行性能鉴定试验能确保产品的性能和可靠性,对于减小潜在事故发生的可能性具有重要意义。在介绍油管悬挂器及其下放工具结构功能的基础上,阐述了性能鉴定试验的基本概念及目的,参考相关标准并结合所研究对象... 对油管悬挂器及其下放工具进行性能鉴定试验能确保产品的性能和可靠性,对于减小潜在事故发生的可能性具有重要意义。在介绍油管悬挂器及其下放工具结构功能的基础上,阐述了性能鉴定试验的基本概念及目的,参考相关标准并结合所研究对象的特点,提出了一套卧式采油树油管挂及其下放工具的性能鉴定试验方法。该方法将试验过程详细划分为试验准备、试验运行及试验后总结3个阶段,增加了对受试物体的故障模式和影响分析以及试验过程中故障的处理程序等;同时能针对不同的试验对象及试验项目,结合实际情况和相关标准中的规定,给出具体的接受或失效判据。所得结论对保证水下采油树安全运行意义重大。 展开更多

关键词 水下采油树 油管悬挂器 下放工具 性能鉴定 循环试验 失效判据

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水下采油树C形环结构强度计算 被引量：5

9

作者 徐健 张凯 +2 位作者 安晨 段梦兰 李荣 《石油机械》 2016年第11期43-48,共6页

对于深水采油树,绝大多数下放安装工具和安装部件之间均通过C形环实现锁紧和承载。然而,现有文献只是对C形环扩张进行有限元强度计算,并未考虑到C形环是缺口圆,在扩张过程中和卡槽之间存在层间接触。鉴于此,利用ABAQUS有限元软件对水下... 对于深水采油树,绝大多数下放安装工具和安装部件之间均通过C形环实现锁紧和承载。然而,现有文献只是对C形环扩张进行有限元强度计算,并未考虑到C形环是缺口圆,在扩张过程中和卡槽之间存在层间接触。鉴于此,利用ABAQUS有限元软件对水下采油树安装工具和安装部件之间的C形环进行结构强度计算,通过对比与C形环接触卡槽存在与不存在情况下的受力状态,验证了卡槽与C形环的层间接触作用对于C形环的应力有着极大的影响。利用ABAQUS有限元软件对考虑卡槽与C形环层间接触作用下,C形环锁紧后的承载工况进行强度计算。计算结果表明:C形环的锁紧和锁紧后承载工况具有不同的应力,且在承载工况下的应力大于锁紧时的应力。因此,在对C形环的结构进行设计时,应充分考虑在存在卡槽与C形环层间接触作用下C形环的承载应力。 展开更多

关键词 水下采油树 C形环 卡槽 层间接触强度 ABAQUS

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T形管节点处双裂纹干涉分析研究 被引量：1

10

作者 程友祥 赵毅 +2 位作者 蒋科 张德华 戚昱 《石油机械》 2017年第6期56-62,共7页

为探求T形管节点处撑杆和弦杆上双裂纹之间相互干渉影响的规律与机理,利用节点位移法、单元应力法及ABAQUS数值模拟的方法计算撑杆周向上单个穿透裂纹的应力强度因子,将撑杆壁厚和裂纹长度作为影响因子进行分析计算;对撑杆和弦杆上的2... 为探求T形管节点处撑杆和弦杆上双裂纹之间相互干渉影响的规律与机理,利用节点位移法、单元应力法及ABAQUS数值模拟的方法计算撑杆周向上单个穿透裂纹的应力强度因子,将撑杆壁厚和裂纹长度作为影响因子进行分析计算;对撑杆和弦杆上的2条异面周向穿透裂纹的应力强度因子进行了有限元计算;讨论了不同撑杆壁厚、裂纹长度、载荷大小以及2裂纹间距等情况下弦杆裂纹的存在对撑杆裂纹的影响。研究结果表明:单个穿透裂纹的分析中应力强度因子与撑杆壁厚度和裂纹长度成正比关系;异面双裂纹的干涉分析表明弦杆裂纹对撑杆裂纹的扩展起到了抑制作用;由于撑杆裂纹的干涉效应,使弦杆裂纹应力强度因子随撑杆壁厚增加而缓慢增大。研究结果对于保障海洋平台、采油树及其配套设备的安全有重要意义。 展开更多

关键词 T形管节点 双裂纹 应力强度因子 裂纹干涉

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油管悬挂器安装工具锁紧机构可靠性分析 被引量：8

11

作者 程友祥 叶天源 +2 位作者 叶晓节 王丽男 阮李 《石油机械》 2017年第7期39-45,共7页

油管悬挂器安装工具对可靠性要求很高,因此需要对其进行可靠性分析,确保其在使用寿命周期内能安全高效地完成既定功能。对结构的几何尺寸、材料参数和载荷因素等参量的不确定性进行了研究,确定了机构的不同类别结构参数所适用的分布形... 油管悬挂器安装工具对可靠性要求很高,因此需要对其进行可靠性分析,确保其在使用寿命周期内能安全高效地完成既定功能。对结构的几何尺寸、材料参数和载荷因素等参量的不确定性进行了研究,确定了机构的不同类别结构参数所适用的分布形式及变异系数的取值等。针对理论方法进行结构可靠度计算较为繁琐的缺陷,运用ANSYS经典版软件中的PDS模块计算得出相关锁紧机构的可靠度数值,并对影响结构可靠性的参数进行灵敏度分析。分析结果表明:在C形环的影响因素中,许用应力、泊松比、总高度和载荷对结果的影响比较大,其中材料强度对结构可靠度影响程度最大,泊松比次之;在卡爪的影响因素中,许用应力、载荷和锁头宽度对结果的影响比较大,材料强度对结构可靠度影响最大,载荷作用次之。这些对结构可靠度影响较大的参数可以作为对卡爪机构优化设计重点考虑的参数。 展开更多

关键词 油管悬挂器 安装工具 锁紧机构 可靠度计算 灵敏度分析 ANSYS

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