在油氣壓裂作業(yè)中,高壓管匯常因流體的劇烈非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)而發(fā)生管體振動(dòng),造成管體受復(fù)雜動(dòng)載作用并引發(fā)泄露事故,同時(shí)管匯在高速攜砂液沖蝕磨損條件下,管體易發(fā)生應(yīng)力開裂和刺漏等沖蝕失效。因此,開展高壓管匯流固耦合振動(dòng)特性分析和管匯安全檢測(cè)評(píng)價(jià)研究具有非常重要的意義,本文開展了高壓管匯流固耦合振動(dòng)的仿真模擬,分析了管體振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性,并為在役高壓管匯的沖蝕損傷提供了磨損理論基礎(chǔ)和磁記憶檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),開展了以下研究工作:（1）通過(guò)在管段進(jìn)水口處先后施加連續(xù)脈沖壓力和恒定壓力,仿真計(jì)算了高壓管匯直管段、彎管段、預(yù)制沖蝕損傷彎管段的振動(dòng)位移、速度和應(yīng)力特性,研究了管匯結(jié)構(gòu)對(duì)管體振動(dòng)的影響和流固耦合作用對(duì)管匯等效應(yīng)力分布狀態(tài)的影響。研究結(jié)果表明:水壓在彎管彎折處產(chǎn)生的結(jié)合部流固耦合對(duì)管體振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特性影響較大;同時(shí)連續(xù)脈沖水壓對(duì)結(jié)合部流固耦合振動(dòng)的速度均值影響較大,但對(duì)速度幅值影響較小;預(yù)制沖蝕損傷彎管段在水壓作用時(shí),沖蝕損傷處發(fā)生等效應(yīng)力高度集中的現(xiàn)象。（2）采用模擬現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的水流攜砂噴射法對(duì)管匯常用管材35CrMo鋼進(jìn)行了沖蝕試驗(yàn),研究了35CrMo鋼沖蝕失重量分別與沖擊角度、沖擊速度的定量關(guān)系;... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源
    1.2 課題研究目的和意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 沖蝕理論國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 影響沖蝕磨損的主要因素
        1.3.3 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.4 管匯流固耦合振動(dòng)的研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 高壓管匯流固耦合振動(dòng)仿真研究
    2.1 ANSYS Workbench中高壓管匯流固耦合流程
        2.1.1 Transient Structural的參數(shù)設(shè)置
        2.1.2 CFX的參數(shù)設(shè)置
    2.2 高壓管匯的流固耦合動(dòng)力學(xué)特性仿真
        2.2.1 模型參數(shù)描述
        2.2.2 模擬計(jì)算與研究
        2.2.3 管體振動(dòng)位移仿真計(jì)算結(jié)果分析
        2.2.4 管體振動(dòng)位移速度仿真計(jì)算結(jié)果分析
        2.2.5 管體振動(dòng)等效應(yīng)力仿真計(jì)算結(jié)果分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 應(yīng)力耦合工況下高壓管匯材料的沖蝕磨損特性試驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 試驗(yàn)部分
        3.2.1 試驗(yàn)試樣
        3.2.2 試驗(yàn)裝置
        3.2.3 試驗(yàn)方案及參數(shù)設(shè)計(jì)
        3.2.4 評(píng)價(jià)試樣沖蝕磨損性能的標(biāo)準(zhǔn)
    3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
        3.3.1 沖擊速度和沖蝕率α的關(guān)系擬合
        3.3.2 沖擊速度和掃描電鏡圖像的對(duì)比分析
        3.3.3 沖擊角度和沖蝕率α的關(guān)系擬合
        3.3.4 沖擊角度和掃描電鏡圖像的對(duì)比分析
    3.4 沖蝕磨損評(píng)價(jià)的計(jì)算公式
    3.5 本章小結(jié)
第4章 高壓管匯沖蝕磨損磁記憶檢測(cè)試驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 試驗(yàn)部分
        4.2.1 試驗(yàn)裝置
        4.2.2 試驗(yàn)材料
        4.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.1 沖蝕面形貌與磁記憶信號(hào)的定性、定量關(guān)系
        4.3.2 沖蝕磨損量、沖蝕率與磁記憶信號(hào)的定性、定量關(guān)系
        4.3.3 沖蝕磨損量、磁記憶信號(hào)與沖擊速度和拉伸載荷的關(guān)系
    4.4 本章小結(jié)
第5章 高壓管匯的磁記憶檢測(cè)方法和試驗(yàn)研究
    5.1 高壓管匯的檢測(cè)方法
        5.1.1 高壓管匯的靜水壓檢測(cè)
        5.1.2 高壓管匯的超聲檢測(cè)
        5.1.3 高壓管匯的磁粉檢測(cè)
        5.1.4 高壓管匯的聲發(fā)射檢測(cè)
        5.1.5 高壓管匯的磁記憶檢測(cè)
    5.2 高壓管匯的磁記憶檢測(cè)試驗(yàn)
        5.2.1 試驗(yàn)材料和裝置
        5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]油井金屬套管應(yīng)力磁記憶檢測(cè)儀[J]. 梁冰.  石油儀器. 2014(06)
[4]高壓管匯沖蝕磨損磁記憶檢測(cè)試驗(yàn)研究[J]. 孫秉才,樊建春,溫東,謝永金,明學(xué)江,胡治斌,吳漢川.  石油機(jī)械. 2014(06)
[5]高壓對(duì)高壓管匯沖蝕磨損的影響[J]. 孫秉才,樊建春,溫東,謝永金,胡治斌,明學(xué)江.  潤(rùn)滑與密封. 2014(04)
[6]內(nèi)壓和彎曲載荷下連續(xù)管磁記憶信號(hào)特征研究[J]. 范磊,樊建春,李曉秋,雷軍,張國(guó)營(yíng),孫玉江.  中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(09)
[7]淺析井控安全管理的方法[J]. 劉曉利.  中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2013(09)
[8]20CrNiMo沖蝕磨損性能研究[J]. 李治堃,樊建春,張繼信,詹先覺(jué).  潤(rùn)滑與密封. 2012(09)
[9]套管損傷磁記憶檢測(cè)信號(hào)的量化識(shí)別方法[J]. 張靜,樊建春,王培璽,孫秉才,張廣偉,齊麗娟.  石油機(jī)械. 2012(08)
[10]磁記憶檢測(cè)技術(shù)在射孔套管安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 齊立娟,樊建春,張來(lái)斌,溫東,孫秉才,張廣偉.  石油機(jī)械. 2012(08)

博士論文
[1]磁記憶檢測(cè)原理及其應(yīng)用技術(shù)的研究[D]. 萬(wàn)升云.華中科技大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3641519