国家自然科学基金(U1262108)
- 作品数：18 被引量：41H指数：3
- 相关作者：易先中周元华管锋周传喜吴文秀更多>>
- 相关机构：长江大学中国石油中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司更多>>
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- 相关领域：石油与天然气工程环境科学与工程机械工程更多>>
- CD70型高压旋塞阀结构强度及启闭特性分析被引量：1
- 2021年
- 高压旋塞阀是石油矿场固井和压裂作业时连接高压管汇的一个不可缺少的重要部件。为了优化现有CD70型旋塞阀的工作性能,对旋塞阀的结构强度与启闭特性进行了系统分析。研究结果表明:①在阀体密封相贯处过渡圆角半径增加的过程中,最大变形量在出口相贯处呈线性增大,最大值为0.1095 mm;最大等效应力在入口相贯处下部,最大值为598.77 MPa,小于材料42CrMo的屈服强度930 MPa。②当过渡圆角半径为5-7 mm时,阀体最大等效应力出现最小值,约为569 MPa,建议阀体密封相贯处过渡圆角半径取5-7 mm。③当阀的开度小于20%时,阀前的高压区和阀后的低压区范围显著增加,阀内开始出现剧烈的回流和漩涡现象,最大速度可达329.5 m/s,最大压力163 MPa;该最大压力已经超出了CD70型旋塞阀的额定设计压力104 MPa,呈现不安全因素;旋塞阀的关断过程要迅速,尽量缩短小开度的工作时间。研究结果可为旋塞阀的启闭控制系统设计和压裂泵的操纵规程制定提供参考依据。
- 李景翠明祥贵李亮亮易先中贺育贤宋顺平杨文川
- 关键词：旋塞阀启闭特性流场分析
- 重型石油减速器在线监测与故障诊断系统研究被引量：2
- 2019年
- 针对当前大型石油钻采传动设备在线监测与故障诊断问题,开发设计了基于虚拟仪器的重型石油减速器在线监测与故障诊断系统。该系统首先对减速器振动信号进行在线监测和分析,实现对减速器的早期故障诊断,并调用MATLAB软件对离线信号进行频域功率谱和ZOOM-FFT细化分析。现场测试结果表明:对振动波形图在线监测初步判断减速器存在故障,改变转速参数,将转速为525和1 030 r/min时的振动信号进行对比,发现振动明显加剧,除波形因子变化不大以外,其他指标均增加,峭度值大于4,存在冲击性振动和间隙过大等问题,但故障部位不明确;对该故障时间段的数据进行功率谱和细化谱分析,频谱图中出现了高速轴转频17.2 Hz左右的边频带,由此分析高速轴出现故障;现场拆开减速器进行检查,发现高速轴齿轮发生断齿,分析结果与实际情况一致,验证了该系统的有效性和精确性。研究结果可以为石油钻采传动设备的故障诊断提供参考。
- 邢超周元华易先中殷光品陈辉宋顺平吴沛奇
- 关键词：故障诊断时域分析频域分析
- 井下钻柱系统的振动与调控特性研究被引量：3
- 2022年
- 黏滑振动严重影响钻柱系统的寿命,延长钻井周期,危及工作人员的安全。针对在钻井工程中由线性扭矩负载和摩阻负载共同作用引发的黏滑振动问题,从影响参数着手分析黏滑振动的抑制规律。首先根据钻柱系统二自由度集中质量模型,考虑钻头与地层间相互作用,建立钻柱系统运动微分方程;然后根据运动微分方程,结合Simulink计算框图,讨论了扭矩、转速、钻头摩阻扭矩以及刚度系数对钻柱黏滑振动特性的影响;最后设计试验平台,在其他参数不变的情况下,针对转速、钻柱与井壁间的摩擦阻力(钻头扭矩)、钻柱刚度系数(钻柱长度)对黏滑振动的影响展开试验,进一步验证理论研究和计算机模拟的正确性。研究结果表明:转速、钻柱与井壁间的摩擦阻力(钻头扭矩)和钻柱刚度系数(钻柱长度)为黏滑振动的主要影响因素;增大顶驱转盘转速、增加钻柱刚度系数、减小钻头摩阻扭矩,可以抑制黏滑振动现象。研究结果对抑制钻柱黏滑振动有一定的借鉴意义。
- 马苏南易先中周元华张华何璟彬王宴滨马西旗
- 关键词：运动微分方程
- 天然气水合物开采中冲缝管套冲蚀研究被引量：1
- 2022年
- 为准确预测天然气开采中筛管保护套的冲蚀磨损速率和使用寿命,首先,根据储层及完井方式特征,建立冲缝管套筛缝流道模型;其次,利用离散相模型(DPM)模拟砂粒在气、液混合流体中对冲缝管套的冲蚀破坏过程,分析气、液和固三相流作用下筛缝壁面冲蚀速率随流体流速、含砂体积分数、液相体积分数和开口高度的变化规律;最后,根据筛管冲蚀情况,推导出基于最大冲蚀速率与允许冲蚀宽度的冲缝管套寿命预测模型,预测筛管寿命。研究结果表明:冲缝管套结构中最大冲蚀速度区域为筛缝底部边缘;管套的冲蚀速率随流速增加呈现指数增长趋势,随颗粒体积分数和液相体积分数增加呈线性增长趋势;管套预测使用寿命在速度增加的初始阶段下降明显,液相体积分数和颗粒体积分数增加及开口高度减小都造成使用寿命下降;减小开口高度引起筛管整体的过流面积降低,缝口处流速增大,导致筛管的冲蚀磨损更剧烈,使用寿命减小。
- 邓福成黄斌尹彪李小森易先中
- 关键词：天然气水合物
- 高温高压封隔器实验室防护墙的抗爆性分析被引量：1
- 2021年
- 井下封隔器的地面测试试验在高温高压工况下进行,若防护墙的抗爆性不足将会造成重大事故,为此需要对防护墙的抗爆性能进行分析。运用解析计算和有限元计算两种方法,分别计算了试验间在4种典型工况下发生爆炸后,8种常规爆炸飞出物和6种极端爆炸物(弹头状)垂直撞击防护墙壁面的侵彻深度。封隔器测试试验中的8种常规爆炸飞出物中,直径15 mm、长20 mm的圆柱体对防护墙的侵彻深度最大为35.1 mm,封隔器测试试验中的5种极端爆炸物中,以15 mm弹头状物体对防护墙的侵彻深度最大。对无玻纤混凝土防护墙的侵彻深度为101.1 mm,达到防护墙的极限,而对含5%玻纤增强混凝土夹层防护墙的侵彻深度为81.7 mm,后者比前者的抗爆性能相对增强22.1%。将解析计算结果与现有的带装甲钢背板钢纤维混凝土靶抗侵彻试验数据进行了对比,误差范围1.5%~20.6%,验证了解析方法的正确性和可靠性。建议选用前后6 mm厚钢板、中间夹层含5%玻纤增强混凝土及总厚度为100 mm的防护墙设计方案。研究结果对封隔器地面性能试验具有参考意义。
- 易先中任路王含阳马苏南姜永奎罗涛胡佩艳
- 关键词：高温高压防护墙抗爆能力
- SLCD-I型组合齿磨鞋力学性能分析被引量：1
- 2020年
- SLCD-I型组合齿磨鞋是胜利油田推广应用的一种高效磨鞋。为提高该类磨鞋对井下落物的切削效率和有效性,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对12种不同结构的磨鞋在压、拉、扭载荷作用下的力学特性和不同排量下的流场特征进行了数值分析。分析结果表明:磨鞋最大应力为588.64 MPa,小于其屈服强度835 MPa,磨鞋的最大受力处于材料弹性变形阶段;相比于0°平底磨鞋,其他11种结构方案的SLCD-I型组合齿磨鞋,以凹底角度在22.5°~24.0°时齿面应力最小,使用寿命最长;钻压从20 kN增加到35 kN,平均总变形量增大了2.2%,平均最大应力增加了1.5%,内压从18 MPa增加到30 MPa,平均总变形量增大了40.3%,平均最大应力增加了26.1%,扭矩从9 kN獉m增加到18 kN·m,平均总变形量增大了66.6%,平均最大应力增加了72.2%,因此工作扭矩是影响磨鞋强度的主要因素;排量从25~40 L/s变化,平均最大流速增加了59.4%,平均最大压力增加了152.1%,在水眼位置和喷嘴尺寸不变情况下,凹底角度的变化对流速的影响可以忽略不计。研究结果可为高效磨鞋的结构优化和应用提供参考。
- 赵波李亮亮田岿贺育贤易先中易先中王丁盛
- 关键词：磨鞋力学特性数值模拟
- 聚簇孔机械深穿透微型单涡轮特性分析
- 2022年
- 为提高油气井产能,目前主要方法是水力压裂增油、增气技术,但压裂返排水存在层间泄漏和运移问题,会对区域水资源安全构成危害。为了解决该类问题,提出机械深穿透微型单涡轮驱动钻孔方案,在油气储层中形成若干聚簇孔,并设计5种微型单涡轮结构,采用CFD软件对不同特性参数和钻井液性质下的微型涡轮进行数值模拟。研究结果表明:5种微型单涡轮(A,B,C,D,E)的最大扭矩分别可达微型双涡轮最大扭矩的79.1%,69%,77%,90.4%,108.7%,最大效率值分别为40.8%,40.2%,41.7%,38%,40.5%,略低于微型双涡轮的最大效率45.46%;流量增加,微型单涡轮(E)扭矩和压差均显著增大,最大值分别为11.13 N·Fm和0.40 MPa,输出功率和效率随着转速增加,先增大后减小,在流量为1200 L/min时出现最大值,分别为2.43 kW和40.5%;钻井液密度增加,微型单涡轮(E)扭矩、压降、输出功率和效率明显增大,最大值分别为12.98 N·m,0.815 MPa,5.44 kW,39.7%,钻井液黏度增加,微型单涡轮(E)压降增大,扭矩、输出功率和效率均减小。分析研究认为微型单涡轮(E)能代替微型双涡轮,可提供良好动力。
- 易先中贺育贤万继方刘航铭贺东旭柯扬船王利军
- 关键词：流场仿真
- 弯曲井段钻杆接头螺纹力学性能分析及结构优化被引量：1
- 2023年
- 建立了三维数值仿真模型,分析了API NC38单台肩和双台肩螺纹在复合载荷下的力学特性,发现两种结构的最大应力均出现在第1啮合螺纹牙根部,且第1啮合螺纹牙圆周应力分布不均,容易出现应力集中。基于此,提出了不等锥度钻杆接头螺纹的连接方案,对比分析了3种螺纹结构(单台肩、双台肩和不等锥度)在复合载荷下的力学特性。结果表明,不等锥度螺纹力学特性及第1啮合螺纹牙圆周应力分布均优于API单、双台肩螺纹,其中不等锥度Ⅱ型性能最优,在相同载荷条件下,相较于单、双台肩螺纹结构,最大Mises应力分别减少了16.6%和8.28%,圆周应力分布更加均匀,有效提高了钻杆接头的使用性能。
- 张震刘庆龙易先中万继方杨文川陈霖刘航铭贺育贤
- 关键词：钻杆接头应力分布结构优化
- 一种新型钻井用防喷器拆装装置的研制和应用被引量：2
- 2020年
- 本文提出一种新型的石油钻井防喷器拆装装置,通过该装置液压系统实现操作的半自动化,不但简化了工作流程,而且工具安装效率和安装过程的安全性显著提高。结合石油钻井防喷器组的安装要求以及结构尺寸参数,本文提出了该装置的整体结构功能和动力控制系统的设计,并对主要部件进行了有限元分析,最后利用实验对防喷器拆装移运装置的工作状态进行了检验,从而验证了该装置的可行性和有效性。
- 代慧郭登明郭建东符仁杰张鹏宇周天奇
- 关键词：防喷器拆装有限元分析
- 页岩气压裂弯管中液固两相流冲蚀磨损的数值模拟被引量：14
- 2019年
- 为了研究超高压水力压裂下支撑剂颗粒进入弯管后冲蚀磨损区域的变化特性。基于液-固两相流理论、Fluent冲蚀模型建立弯管冲蚀模型,结合弯管内流场分析颗粒运动轨迹,引入斯托克斯数(St)探究冲蚀磨损区域变化,并进行数值分析。研究结果表明:弯管中冲蚀磨损发生区域有5处,主要严重区域有3处,弯管流场会改变固体颗粒数量及对壁面冲击动能与运动轨迹,St变化会明显引起冲蚀磨损区域的规律性变化;随着St从0~1至St>1变化,弯管段内壁面外侧(液体进入弯管后的正对区域)与直管段靠近弯管段的侧方区域的冲蚀磨损情况呈现"此消彼长"的规律性差异;管径越小,最大冲蚀速率的增长幅度越明显,增大管径,是减小冲蚀磨损的有效途径。研究结果对压裂弯管的改进设计及管道安全防护具有指导作用。
- 成芳易先中彭灼周元华宋顺平盛治新殷光品
- 关键词：水力压裂弯管冲蚀磨损安全防护
