采油樹(shù)作為海洋油氣開(kāi)采的重要井口承壓裝置,目前沒(méi)有相關(guān)報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)及要求,因此有必要研究采油樹(shù)報(bào)廢指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行合理判廢。運(yùn)用有限元軟件對(duì)采油樹(shù)閘板閥本體進(jìn)行了強(qiáng)度、裂紋擴(kuò)展及沖蝕三個(gè)方面的計(jì)算分析,研究結(jié)果表明,閘板閥本體在額定工況下及靜水壓力工況下強(qiáng)度滿足API標(biāo)準(zhǔn)要求,閘板閥本體垂直通孔與水平通孔相貫處及兩端短節(jié)處應(yīng)力較大;初始裂紋的存在會(huì)降低防閘板閥本體的承壓能力,隨著初始裂紋的尺寸的變大,閘板閥本體承壓能力逐漸降低;不同的出砂工況情況下閘板閥的使用壽命不同,在預(yù)測(cè)其使用壽命時(shí)需要結(jié)合特定工況進(jìn)行分析。研究結(jié)果可指導(dǎo)采油樹(shù)閘板閥判廢,并為采油樹(shù)其它部件的判廢提供參考。 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)仿真. 2020年09期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

閘板閥本體有限元網(wǎng)格

由圖2可見(jiàn):當(dāng)閥體承受的是額定工作壓力(21MPa)時(shí),最大等效應(yīng)力為97.43MPa,額定壓力下的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度遠(yuǎn)小于2Sy/3=276MPa,滿足API標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)度要求。當(dāng)閥體承受的是靜水試驗(yàn)壓力(42MPa)時(shí),閥體的應(yīng)力分布規(guī)律與承受額定壓力作用下分布規(guī)律相同,只是產(chǎn)生的等效應(yīng)力值更大,最大等效應(yīng)力為146.8MPa。閘板閥本體危險(xiǎn)截面處在短節(jié)處(截面A-A),其薄膜應(yīng)力為97.78MPa,最大許用的總體一次薄膜應(yīng)力強(qiáng)度為97.78MPa<5Sy/6=345MPa。經(jīng)校核滿足API標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)度要求。此外,通過(guò)上述兩種工況的分析,閘板閥本體垂直通孔與水平通孔相貫處及兩端短節(jié)處應(yīng)力較大,這些薄弱部位閘板閥本體易發(fā)生破壞,需要在使用維保及報(bào)廢時(shí)重點(diǎn)關(guān)注。

高應(yīng)力區(qū)為裂紋高發(fā)區(qū),根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)論,截取采油樹(shù)本體受力較大區(qū)域作為分析模型。將一個(gè)縱向橢圓形內(nèi)裂紋(長(zhǎng)度30mm,深度7.5mm)嵌入到內(nèi)通徑表面上。對(duì)閘板閥本體模型劃分網(wǎng)格,裂紋擴(kuò)展路徑范圍內(nèi)采用細(xì)化的六面體網(wǎng)格,在遠(yuǎn)離裂紋擴(kuò)展路徑的其它部分粗化網(wǎng)格。XFEM模型有限元網(wǎng)格如圖3所示。閘板閥本體斷裂力學(xué)材料參數(shù)設(shè)置如下,彈性模量E=2.06×105MPa,泊松比為0.3。采用的是基于損傷力學(xué)演化的失效準(zhǔn)則[5]:將最大主應(yīng)力(84.4MPa)失效準(zhǔn)則作為損傷起始的判據(jù),損傷演化選取基于能量的、線性軟化的、混合模式的指數(shù)損傷演化規(guī)律,設(shè)置斷裂能G1C=G2C=G3C=43300N/m,α=1。


本文編號(hào)：2946570