為了研究深水測(cè)試管柱在不同工況下的應(yīng)力分布規(guī)律及內(nèi)壓波動(dòng)對(duì)管柱動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)的影響,根據(jù)深水測(cè)試管柱作業(yè)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu),推導(dǎo)了測(cè)試管柱的軸向力、軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式,建立了海水段測(cè)試管柱的橫向及縱向振動(dòng)模型。根據(jù)不同工況,建立了測(cè)試管柱的有限元模型,進(jìn)行了測(cè)試管柱最大應(yīng)力及內(nèi)壓波動(dòng)下的動(dòng)力響應(yīng)分析。研究結(jié)果表明:測(cè)試管柱各段的最大應(yīng)力隨水深的增加而減小、隨懸掛力的增大而增大;由于泊松耦合的影響,最大應(yīng)力與水深的變化率隨著內(nèi)外壓差的增大而增大;初開(kāi)井前,由于測(cè)試管柱的內(nèi)加壓和環(huán)空泄壓,測(cè)試管柱出現(xiàn)最大應(yīng)力,其值為255. 7 MPa,但各工況下測(cè)試管柱的安全系數(shù)滿足強(qiáng)度使用要求;內(nèi)部壓力波動(dòng)周期對(duì)測(cè)試管柱的應(yīng)力響應(yīng)影響顯著,低周期的內(nèi)壓波動(dòng)使管柱應(yīng)力過(guò)度增大,管柱易發(fā)生危險(xiǎn)。研究結(jié)果可為深水測(cè)試管柱的強(qiáng)度研究提供一定的指導(dǎo)。 

【文章來(lái)源】：石油機(jī)械. 2020,48(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

測(cè)試管柱單元受力簡(jiǎn)圖

LS-A井海水段的水深為975 m，主體油管內(nèi)徑85.7 mm、外徑114.3 mm。在ABAQUS中建立測(cè)試管柱的全尺寸分析模型，模型考慮了扶正器、儲(chǔ)能器、變扣短節(jié)和提升短節(jié)等關(guān)鍵部件的尺寸參數(shù)。測(cè)試管柱的局部網(wǎng)格如圖3所示。2.2 材料參數(shù)與邊界條件

根據(jù)測(cè)試前期的設(shè)計(jì)需求，進(jìn)行了測(cè)試懸掛力為F±30%F內(nèi)的管柱強(qiáng)度分析(F=1 066 k N)。不同工況下測(cè)試管柱最大應(yīng)力隨水深變化規(guī)律如圖4所示。由圖4可知:隨著水深的增加測(cè)試管柱的最大應(yīng)力減小，最大應(yīng)力位于管柱內(nèi)壁，同時(shí)在上下扶正器位置管柱的最大應(yīng)力突變減小;隨著懸掛力的增大，測(cè)試管柱各水深處的最大應(yīng)力增大。因此，在實(shí)際作業(yè)時(shí)，考慮到頂驅(qū)及提升框架的重力，在管柱滿足強(qiáng)度要求的情況下，選取1 066 kN作為懸掛器坐掛后大鉤的懸掛力。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]軸向載荷波動(dòng)下海上測(cè)試管柱動(dòng)力響應(yīng)與安全系數(shù)分析[J]. 孫巧雷,李中,孟文波,馮定,楊行,王曉龍,涂憶柳.  中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2018(11)
[2]深水測(cè)試管柱優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J]. 何玉發(fā),周建良.  石油機(jī)械. 2017(03)
[3]深水高壓氣井開(kāi)關(guān)井作業(yè)窗口分析[J]. 劉秀全,劉康,劉紅兵,陳國(guó)明,孟文波,呂濤.  中國(guó)海上油氣. 2016(04)
[4]深水鉆井管柱力學(xué)與設(shè)計(jì)控制技術(shù)研究新進(jìn)展[J]. 高德利,王宴濱.  石油科學(xué)通報(bào). 2016(01)
[5]深水測(cè)試管柱螺紋連接密封性能分析[J]. 孟文波,劉康,孟祥瑜,張崇,劉賢玉,陳國(guó)明.  石油機(jī)械. 2016(04)
[6]氣體鉆井連續(xù)循環(huán)短節(jié)的設(shè)計(jì)與本體的力學(xué)分析[J]. 馮定,孫巧雷,夏成宇,張紅,陳敏,涂憶柳.  天然氣工業(yè). 2016(01)
[7]深水測(cè)試管柱力學(xué)行為研究進(jìn)展及發(fā)展方向[J]. 魏曉東,劉清友.  西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[8]南海深水氣田測(cè)試設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J]. 戴宗,羅東紅,梁衛(wèi),Shing-Ming Chen,William Gong.  中國(guó)海上油氣. 2012(01)
[9]高壓氣井完井管柱的流固耦合振動(dòng)模型及其應(yīng)用[J]. 樊洪海,王宇,張麗萍,楊行,楊向同,魏峰.  石油學(xué)報(bào). 2011(03)
[10]高溫高壓氣井測(cè)試管柱的橫向振動(dòng)與穩(wěn)定性[J]. 王宇,樊洪海,張麗萍,魏峰,馮廣慶,牛敏.  石油機(jī)械. 2011(01)



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