【摘要】：高壓氣井井場(chǎng)壓力管線是油氣井開采和生產(chǎn)的重要采輸部件。隨著油氣開采條件的不斷劣化,以及一些夾砂壓裂、酸化等增產(chǎn)工藝的應(yīng)用,高壓環(huán)境和流體顆粒沖蝕會(huì)對(duì)壓力管線造成嚴(yán)重的損傷,甚至?xí)l(fā)生管線刺漏、爆裂等安全事故。為了能夠及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞情況,對(duì)壓力管線進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。本文主要是針對(duì)壓力管線的沖蝕過程進(jìn)行流體力學(xué)模擬計(jì)算,采用液-固流體沖蝕模型對(duì)壓力管線進(jìn)行沖蝕損傷分析,并研究管線在高壓載荷下的力學(xué)行為,進(jìn)一步構(gòu)建壓力管線在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文通過建立彎管沖蝕有限元模型,采用FLUENT軟件模擬研究液-固流體對(duì)彎管的沖蝕行為,同時(shí)分析不同流體因素對(duì)沖蝕損傷的影響規(guī)律。結(jié)果表明,彎頭內(nèi)壁的外拱處沖蝕損傷較為嚴(yán)重,范圍從外拱中部到彎頭出口處,且靠近出口處沖蝕率較大。采用ANSYS有限元軟件對(duì)不同缺陷深度的損傷彎管進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。結(jié)果表明,彎管缺陷處會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。環(huán)向應(yīng)變隨著缺陷深度的增加,呈現(xiàn)指數(shù)式的增長(zhǎng),且達(dá)到0.5倍壁厚時(shí)開始急劇變大。采用液-固沖蝕模型對(duì)直管進(jìn)行損傷分析。結(jié)果表明,直管的沖蝕效果沒有彎管明顯,主要表現(xiàn)為管壁上均勻分布的凹坑。對(duì)部分凹坑進(jìn)一步?jīng)_蝕模擬,發(fā)現(xiàn)在凹坑邊緣處沖蝕率較大,傾向于形成長(zhǎng)條狀的溝壑缺陷。采用ANSYS結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模塊針對(duì)直管局部減薄損傷模型進(jìn)行分析,分別研究了缺陷深度、長(zhǎng)度和寬度因素對(duì)管壁應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響。結(jié)果表明,缺陷深度和軸向長(zhǎng)度對(duì)管壁環(huán)向應(yīng)變影響較大,寬度達(dá)到一定值后影響較小。當(dāng)缺陷深度達(dá)到0.5倍壁厚時(shí),環(huán)向應(yīng)變開始急劇增大。本文引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來(lái)進(jìn)行壓力管線損傷識(shí)別,設(shè)計(jì)開發(fā)壓力管線在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。采用不同損傷模型的模擬數(shù)據(jù),訓(xùn)練損傷識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)應(yīng)變、實(shí)時(shí)溫度、實(shí)時(shí)壁厚等界面功能,能夠進(jìn)行管道的損傷定位和安全預(yù)警。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE973.6;TP274

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本文編號(hào)：2695933