第30卷 第3期 西南石油大学学报(自然科学版) V o. l 30 N o . 3 2008年 6月 Journa l o f South w est P etroleu m U n i versity(Sc i ence&T echno logy Editi on) Jun . 2008 文章编号:1000-2634(2008) 03-0139-04
套管抗挤强度分析及计算
申昭熙, 冯耀荣, 解学东, 杨鹏
(中国石油天然气集团公司管材研究所, 陕西西安710065)
*
摘 要:为提高套管挤毁压力预测精度, 应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析, 研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明, 径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素, 不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明, 数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时, 套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式, 计算简单, 精度可满足工程要求。
关键词:套管; 抗挤强度; 方差分析; 有限元分析; 全尺寸试验
中图分类号:TE973; TB12 文献标识码:A DO I :10. 3863/.j issn . 1000-2634. 2008. 03. 036
影响套管抗挤强度的因素很多, 如外径与壁厚比值, 材料屈服强度, 外径椭圆度, 壁厚不均度, 残余应力, 应力应变曲线等。一直以来, 很多研究试图得到一个包括这些因素或者部分因素的比较完备的套管抗挤强度计算公式
[1-13]
12~41, 试样长度均大于8倍外径。
方差分析中, 把外径不圆度、壁厚不均度、残余应力、屈服强度等试验数据分成了6个水平, 各水平对应的试样数量见表1。
表1 方差分析试样数量 个
径厚比70
68283311 3
残余应力[1**********]6
屈服强度
[1**********]0
外径不圆度
3196571667
壁厚不均度
[1**********]
。上述公式均建立在理想椭
圆管、理想屈服硬化应力-应变和均匀环向残余应力等假设基础上。研究表明, 这些计算公式存在计算误差大(超过100%)
[1-2, 4]
, 或者计算非常复杂
[5-13]
, 或
分析模型仅考虑单一因素, 和实际相差大。
本文利用统计学方法研究了套管外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响, 应用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和平均残余应力的不同位置组合进行了分析。在上述研究分析的基础上提出一个精度较高、形式简单、计算方便的套管抗挤强度计算公式, 可用于评价具体规格、钢级的套管抗挤强度最大、最小值, 设计优化高抗挤套管和套管柱等工程实践。
[4-7]
方差分析过程中进行了多次因素选择, 对各因素的交互作用也做了分析。表1中5因素的方差分析结果见表2。
表2 挤毁试验数据方差分析结果
影响
因素径厚比屈服强度残余应力外径不圆度壁厚不均度其他因素总计
各因素方差990363. 7722552. 851910. 87323. 151489. 0531905. 811048545. 50
占总方差自由度百分比/%/个
94. 452. 150. 180. 030. 143. 04
[1**********]
均方差198072. 804510. 57382. 1764. 63297. 81170. 62
1 统计分析
利用统计学方法对213根套管的全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析, 试样包括高抗挤套管和普通套管, 试样外径114. 30~406. 40mm, 钢级有:J55、K55、N80、P110、Q125及特殊钢级140、150, D /t为
*
收稿日期:2007-04-04
(), (汉族), , ,
140
西南石油大学学报(自然科学版) 2008年
方差分析表明, 套管外径/壁厚比值是套管抗挤强度的决定因素, 屈服强度是主要因素, 外径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力等因素对套管抗挤强度的影响很小, 如图1所示, 其他因素的影响超过了屈服强度, 详见表2数据。方差分析显示上述因素
的交互作用对套管抗挤强度也有影响。图1表明, 总体趋势上, 随外径不圆度、壁厚不均度和压缩残余应力增加, 套管的抗挤强度有所降低。但图1(a) 和图1(b) 显示, 这些因素对套管抗挤强度的影响随
机性很大。
图1 试验数据统计分析结果
2 有限元分析
很多文献认为外径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力等因素对套管抗挤强度的影响可用数学公式较准确地表述出来, 这与本文第1部分研究结果不
同。为了研究不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力等因素对套管抗挤强度的影响, 利用有限元模拟方法分析不同组合对套管抗挤强度的影响, 共分析了3种规格套管、4种位置组合, 钢级N80, 选取四边形、8节点分析单元, 有限元模拟结果如图2所示。
图2 套管挤毁有限元分析模型
第3期 申昭熙等: 套管抗挤强度分析及计算
141
E R y /(1-L ) k
=[ln (D/t)]
p e p y
结果显示, 在其他条件相近时, 外径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力不同组合的
从套管环向应力云图来看, 在环向应力分布不均时, 影响套管外压失稳的是最大环向压缩应力。当最大压缩环向应力进入屈服后, 局部计算失稳的杨氏模量将由弹性模量E 改为硬化模量E
*
[7]
4. 36式中
p (D/t)
p ) 套管计算挤毁压力, M Pa ;
p e ) 套管计算外压失稳压力, M Pa ; p y ) 套管计算内表面屈服时压力, M Pa ; E ) 材料弹性模量, M Pa ; R y ) 套管屈服强度, M Pa ; L ) 泊松比, 无因次; D ) 套管外径, mm ; t ) 套管壁厚, mm ;
k ) 与套管生产工艺相关的常数。
[3]
对理想圆管, 本文取p e =
(1-L ) (D/t)[(D/t)-1]
。外
径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力不同组合时, 套管内最大环向应力集中系数不同, 使得套管最终挤毁压力不同。
在全尺寸套管外压挤毁试验中发现有些套管挤毁压力高于C li n ed i n st 公式计算压力, 如图3所示, 套管径厚比为27~29
。
p y =2. 25R y
(D/t)
对本文213个样本计算显示, 常数k 分布很集中, 分布范围:8. 31~8. 72, 平均值:8. 52, 均方差:0. 076, 变异系数:0. 009。常数k 与径厚比和屈服强度的关系见图4, 显示常数k 与径厚比、屈服强度无相关关系。同一生产厂的相同规格、钢级的套管, 常数的最大波动范围在0. 5%内。取213根套管的最小k 值代入上式, 计算挤毁压力比实际挤毁压力小0~35%, 比其他公式准确度高。对同一生产厂进行计算, 套管计算挤毁压力相对误差均不超过? 5%。把最小k 值以及最大k 值分别代入本文公式, 可得套管现有生产水平基础上的最低挤毁压力以及现有生产水平可达到的最高挤毁压力。最小k 值和平均k 值的计算结果与实际挤毁压力的关系见图5, 显示了较强的相关性。套管外径不圆度、壁厚不均度和残余应力等因素对挤毁压力影响不易准确确定, 不含这些因素, 使得公式计算更简单、使用更方便。
图3 多种方法所得挤毁压力结果比较
在模型2的基础上对
4 结 论
(1) 影响套管抗挤强度的最主要因素是径厚比与材料屈服强度, 次要因素包括外径不圆度、壁厚不均度、残余应力及上述因素之间的交互作用。
(2) 相同的外径不圆度、壁厚不均度和残余应力在套管内分布位置不同时, 套管实际挤毁压力可相差10%~30%。在不能确定这些因素的准确数值及分布的情况下, 统计显示外径不圆度、壁厚不均3 套管抗挤强度计算公式
根据上面对套管全尺寸试验数据的统计分析和
142
西南石油大学学报(自然科学版) 2008年
(3) 单纯提高套管外径和壁厚精度、降低残余应力而不考虑其间的相互作用, 不能显著提高套管抗挤强度。在改善矫直工艺以提高尺寸精度, 调整热矫温度以降低套管内表面环向的压缩残余应力的同时, 调整最大压缩残余应力和外径椭圆长轴、最大/小壁厚的相对位置等, 使外压应力与残余应力的叠加产生的环向压缩应力最小, 套管抗挤强度可得到更大提高。
[7]
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(编辑:张云云)
参考文献:
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16Journal of Sout hw est Petroleu m Universit y(Science&Technol o gy Edition) No . 3
ery by 20%, good result is ach i e ved i n fi e l d tes. t The syste m can overco m e the w eak po int of ter nary syste m , there is a bri g ht prospective as a ne w o i-l d isp lac i n g m ethod .
K ey w ords :po ly m er/surfactant bi n ary syste m; co m b i n ati o n dri v e ; EOR; fie l d experi m en; t displace m entm ethod HU M IC AC I D PLUG AGENT USED IN HIGH-TEMPERATURE AND LO W PER M EABLE RESER -VO I RS
GAO Z-i dong , LI Jing , HE X iao -Juan , WANG Bo , SUN H ua -li n g (Changqing O ilfie l d Co m pany o f PetroCh-i na :a . Sixth O il Pr oducti o n factory , b. Exp l o rati o n and Deve l o p m ent Research Institute , X i c an Shaanx i 710021, Ch-i na). JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEU M UNIVERSI TY (SCI E NCE &TEC HNOLOGY EDI TION ), V OL. 30, NO. 3, 131-135, 2008(ISS N 1000-2634, I N C H I N ESE )
Abst ract :A ne w plug agent w hich is m ade m a i n ly fro m hum ic ac i d , for m aldehyde , streng th agent and 0. 02%H P AM so l u ti o n is stud i e d . The influences o f concentration o f hum ic ac i d , cross li n k i n g agen, t te m perature , p H value and sali n ity on the property o f the agent are stud ied , too . O rthogonal test is conducted to opti m ize the for mu lation and evaluati o n . The result i n d icates t h at its i n itial ve l o c ity is 10mPa #s , wh ich can easily reach deep fo r m ation. The gelation ti m e is 18h and gelati o n strength 0. 087M Pa . The exce llent applica ti o n range of p H value is 7~9. The properties i n clude te mperature -resistance and an t-i sal, t l o ng ter m stab ility , good p l u gg i n g ab ility and lo w cos, t it is very su itable for h igh te m perature and lo w per m eable reservoirs .
K ey w ords :hum ic acid ; pl u g agen; t lo w per m eab le reser vo ir ; h i g h -te m perat u re ; opti m al f o r m ulation THE F A ILURE ANALYSIS OF THREE ROLLER BI T SLI D I NG BEAR I NG
HUANG Zh -i qiang , WANG X iao -feng , Tu X iao -Fang , L iQ in , Tan Li (1. Depart m ent o fM echantron ics Eng-i neer i n g , Southw est Petroleum Un i v ersity , Chengdu Sichuan 610500, Ch i n a ; 2. F li e s the dragon drill b it L i m ited co m -pany , Y ichun Jiangx i 336000, Ch i n a ). JOURNAL OF SOU THWEST PETROLEU M U N IVERSI TY (SCIE NCE &TEC HNOLOG Y EDI TION ), VOL. 30, NO. 3, 136-138, 2008(I SSN 1000-2634, I N C H I NESE )
Abst ract :The life o f drilli n g b it is d irectly deter m i n ed by three ro ll e r bit bearing c s service life . In or der to find out failure for m , the fa il u re causes and m echan is m of three roller b i, t and further i m prove t h e life of t h ree ro ll e r b i, t M acroscopic and m icroscop ic analysis o f fa iled three ro ller b it beari n g are done i n t h is article . The resu lts sho w that failure of seali n g syste m is one of the m ain reasons o f the failure . Overload and unba lanced distri b u ti n g l o ads and high te m perature deteriorates wear resistance and streng th o fm eta, l b i g rad ial c learance bet w een bearing and cutter , v i b ration i n r o tating are a lso the pr i m ar y reason of t h ree r o ller b it beari n g fa ilure . K ey w ords :roller b i; t sli d i n g beari n g ; h i g h speed ; failure analysi s
CA SI NG COLLAPSE RESISTANCE ANALYSIS AND CALCULATI ON
SHEN Zhao -x , i FE NG Y ao -rong , XI E Xue -dong , YANG Peng (Tubular Goods Research C enter o f C NPC , X i c an Shaanx i 710065, Ch i n a ). JOUR NAL OF SOUTHWEST PETROLEU M U N IVERSI TY(SC I E NCE &TEC HNOLOGY EDI TI ON ), VOL. 30, NO. 3, 139-142, 2008(ISSN 1000-2634, I N C H I N ESE )
Abst ract :To i m prove the precisi o n o f casi n g co llapse pressure calcu lati o n , t h e variance analysis o f t h e fu ll scale co-l lapse test data o f 213casi n gs is conducted w ith statisticalm ethod . The effects of outer dia m eter /wall th ickness , m a -are l 1
1
2
1
1
a
b
b
b
b
2008 A bstract 17
per . The resu lts sho w the rati o of dia m eter and th ic kness and y ield strength are t h e m ain para m eters of infl u encing t h e collapse pressure o f casing , and the decreasing of t h e casi n g co llapse resistance is a rando m processw ith the i n -creasi n g of ovality , eccentr i c ity and resi d ual stress . And the casi n g si m u lation analysi s o f vari o us co m binati o ns o f the location of ovality , eccen tric ity and residua l stress under ex terna l pressure is perfor m ed . Fro m t h e si m u lation resu lts , it is conc l u ded that the casi n g co llapse pressures differs greatl y bet w een d ifferen t co m b i n ations . I n the end, a ne w casi n g collapse calcu l a ti n g for m ula is put for w ard wh ich g ives the m ore acc urate pred iction of casi n g collapse , the accuracy can m eet the require m ent of app lication.
K ey w ords :casi n g ; co llapse resistance ; var i a nce analysis ; finite e le m ent analysi s ; fu ll scale test P I PELINE DESI GN CR ITER I A BA SED ON STRA IN AND THE CONTROL FACTORS
LI U B i n g , LI U Xue -jie , Z HANG H ong (1. Petroleum and G as Eng i n eeri n g I nsi s tute , Ch i n a U niversity o f Pe -tro leu m, Changp i n g B eiji n g 102249, Ch i n a ; 2. B eiji n g Key Laboratory of U r ban O il and Gas D istr i b ution Techno l o -gy , Ch i n a U niversity of Petroleum, Changping B eiji n g 102249, Ch i n a). JOUR NAL OF SOUTHWEST PETROLEUM UN IV ERSI TY(SCI ENCE &TEC HNOLOG Y EDI TION ), V OL. 30, NO. 3, 143-147, 2008(ISSN 1000-2634, I N C H I N ESE )
Abst ract :Trad itional pipe li n e desi g n ana l y sis m ethod presented in various literatures is usua lly based on li m it stress criteri a , how ever , the m ethod m ay be i n apposite to m odern stee ls , and t h e m ethod can no t so lve a ll the prob -le m s in p i p eli n e strength desi g n , espec iall y for d isplace m ent con tro lled l o ads such as ground displace m ent load . S tra i n li m its , i n cluding ovalization li m i, t tensile stra i n li m it and co mpressi v e stra i n li m i, t are co m pared i n th is paper based upon various codes and reco mm endati o ns . I n add ition, so m e control factors of strain li m its are also revie w ed respecti v e l y . In v i e w of the design tendency based on stra i n and the large -sca led constr uction o f gas transportation fro m w est to eas, t asw e ll as the second leve l pro jects , the i m portance and necessity of the related research are pres -ented .
K ey w ords :p i p eli n e ; stain -based; li m it state ; desi g n criter i a ; strai n li m it
NU M ER ICAL SI M ULATI ON AND OPTI M I ZATI ON STUDY ON OIL -W ATER S EPARATI ON HYDRO -CYCLONE
N I U Gu-i feng , A I Zh-i ji u , L I U Chun -quan , H E H u-i qun (1. C NOOC O il Base -O ilfie l d Techno logy &Serv ices Co m pany , Tanggu T ian ji n 300452, Ch i n a ; 2. Co llege o fM echatron ic Engineeri n g , Southw est Petro leum U niversity , Chengdu Sichuan 610500, China ; 3. Jianghan M ach i n ery R esearch I nstitute , Ji n gzhou H ubei 434000, Ch i n a ). JOUR NAL OF SOUTHWEST PETROLEU M U N IVERSI TY (SC I E NCE &TEC HNOLOGY EDI TI ON ), V OL. 30, NO. 3, 148-151, 2008(I SS N 1000-2634, I N C H I NESE )
Abst ract :The fl o w fi e l d of o i-l w ater t w o phases i n o i-l w ater separati o n hydr ocyclone is tested by m eans o fReyno l d s streess m odel and CFD num erica l si m u lation m ethod . The consequence suggests the i n ter -flo w disturbance o f pro -duced li q u i d on i n let exerts an i m portan t influence on oi-l w ater separation effec, t so , a ne w structure , spati a lArch-i m edes spira l line i n let flo w channe l and the conduction current sp iral o i-l w ater separati o n hydrocyclone , is presen -ted . The f u rther opti m al desi g n and function test indicate s m ooth transition bet w een A rch i m edes spiral and cyc l o ne i n let is rea lized , and the stab le flo w fie l d and higher separation efficiency are obta i n ed .
K ey w ords :o i-l wa ter separation hydrocyclone ; nu m erical si m ulation; opti m ization ; exper i m enta l study
1
2
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套管抗挤强度分析及计算
申昭熙, 冯耀荣, 解学东, 杨鹏
(中国石油天然气集团公司管材研究所, 陕西西安710065)
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摘 要:为提高套管挤毁压力预测精度, 应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析, 研究了外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明, 径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要因素, 不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同位置组合进行了模拟分析。结果表明, 数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时, 套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式, 计算简单, 精度可满足工程要求。
关键词:套管; 抗挤强度; 方差分析; 有限元分析; 全尺寸试验
中图分类号:TE973; TB12 文献标识码:A DO I :10. 3863/.j issn . 1000-2634. 2008. 03. 036
影响套管抗挤强度的因素很多, 如外径与壁厚比值, 材料屈服强度, 外径椭圆度, 壁厚不均度, 残余应力, 应力应变曲线等。一直以来, 很多研究试图得到一个包括这些因素或者部分因素的比较完备的套管抗挤强度计算公式
[1-13]
12~41, 试样长度均大于8倍外径。
方差分析中, 把外径不圆度、壁厚不均度、残余应力、屈服强度等试验数据分成了6个水平, 各水平对应的试样数量见表1。
表1 方差分析试样数量 个
径厚比70
68283311 3
残余应力[1**********]6
屈服强度
[1**********]0
外径不圆度
3196571667
壁厚不均度
[1**********]
。上述公式均建立在理想椭
圆管、理想屈服硬化应力-应变和均匀环向残余应力等假设基础上。研究表明, 这些计算公式存在计算误差大(超过100%)
[1-2, 4]
, 或者计算非常复杂
[5-13]
, 或
分析模型仅考虑单一因素, 和实际相差大。
本文利用统计学方法研究了套管外径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响, 应用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和平均残余应力的不同位置组合进行了分析。在上述研究分析的基础上提出一个精度较高、形式简单、计算方便的套管抗挤强度计算公式, 可用于评价具体规格、钢级的套管抗挤强度最大、最小值, 设计优化高抗挤套管和套管柱等工程实践。
[4-7]
方差分析过程中进行了多次因素选择, 对各因素的交互作用也做了分析。表1中5因素的方差分析结果见表2。
表2 挤毁试验数据方差分析结果
影响
因素径厚比屈服强度残余应力外径不圆度壁厚不均度其他因素总计
各因素方差990363. 7722552. 851910. 87323. 151489. 0531905. 811048545. 50
占总方差自由度百分比/%/个
94. 452. 150. 180. 030. 143. 04
[1**********]
均方差198072. 804510. 57382. 1764. 63297. 81170. 62
1 统计分析
利用统计学方法对213根套管的全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析, 试样包括高抗挤套管和普通套管, 试样外径114. 30~406. 40mm, 钢级有:J55、K55、N80、P110、Q125及特殊钢级140、150, D /t为
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收稿日期:2007-04-04
(), (汉族), , ,
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方差分析表明, 套管外径/壁厚比值是套管抗挤强度的决定因素, 屈服强度是主要因素, 外径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力等因素对套管抗挤强度的影响很小, 如图1所示, 其他因素的影响超过了屈服强度, 详见表2数据。方差分析显示上述因素
的交互作用对套管抗挤强度也有影响。图1表明, 总体趋势上, 随外径不圆度、壁厚不均度和压缩残余应力增加, 套管的抗挤强度有所降低。但图1(a) 和图1(b) 显示, 这些因素对套管抗挤强度的影响随
机性很大。
图1 试验数据统计分析结果
2 有限元分析
很多文献认为外径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力等因素对套管抗挤强度的影响可用数学公式较准确地表述出来, 这与本文第1部分研究结果不
同。为了研究不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力等因素对套管抗挤强度的影响, 利用有限元模拟方法分析不同组合对套管抗挤强度的影响, 共分析了3种规格套管、4种位置组合, 钢级N80, 选取四边形、8节点分析单元, 有限元模拟结果如图2所示。
图2 套管挤毁有限元分析模型
第3期 申昭熙等: 套管抗挤强度分析及计算
141
E R y /(1-L ) k
=[ln (D/t)]
p e p y
结果显示, 在其他条件相近时, 外径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力不同组合的
从套管环向应力云图来看, 在环向应力分布不均时, 影响套管外压失稳的是最大环向压缩应力。当最大压缩环向应力进入屈服后, 局部计算失稳的杨氏模量将由弹性模量E 改为硬化模量E
*
[7]
4. 36式中
p (D/t)
p ) 套管计算挤毁压力, M Pa ;
p e ) 套管计算外压失稳压力, M Pa ; p y ) 套管计算内表面屈服时压力, M Pa ; E ) 材料弹性模量, M Pa ; R y ) 套管屈服强度, M Pa ; L ) 泊松比, 无因次; D ) 套管外径, mm ; t ) 套管壁厚, mm ;
k ) 与套管生产工艺相关的常数。
[3]
对理想圆管, 本文取p e =
(1-L ) (D/t)[(D/t)-1]
。外
径不圆度、壁厚不均度、压缩残余应力不同组合时, 套管内最大环向应力集中系数不同, 使得套管最终挤毁压力不同。
在全尺寸套管外压挤毁试验中发现有些套管挤毁压力高于C li n ed i n st 公式计算压力, 如图3所示, 套管径厚比为27~29
。
p y =2. 25R y
(D/t)
对本文213个样本计算显示, 常数k 分布很集中, 分布范围:8. 31~8. 72, 平均值:8. 52, 均方差:0. 076, 变异系数:0. 009。常数k 与径厚比和屈服强度的关系见图4, 显示常数k 与径厚比、屈服强度无相关关系。同一生产厂的相同规格、钢级的套管, 常数的最大波动范围在0. 5%内。取213根套管的最小k 值代入上式, 计算挤毁压力比实际挤毁压力小0~35%, 比其他公式准确度高。对同一生产厂进行计算, 套管计算挤毁压力相对误差均不超过? 5%。把最小k 值以及最大k 值分别代入本文公式, 可得套管现有生产水平基础上的最低挤毁压力以及现有生产水平可达到的最高挤毁压力。最小k 值和平均k 值的计算结果与实际挤毁压力的关系见图5, 显示了较强的相关性。套管外径不圆度、壁厚不均度和残余应力等因素对挤毁压力影响不易准确确定, 不含这些因素, 使得公式计算更简单、使用更方便。
图3 多种方法所得挤毁压力结果比较
在模型2的基础上对
4 结 论
(1) 影响套管抗挤强度的最主要因素是径厚比与材料屈服强度, 次要因素包括外径不圆度、壁厚不均度、残余应力及上述因素之间的交互作用。
(2) 相同的外径不圆度、壁厚不均度和残余应力在套管内分布位置不同时, 套管实际挤毁压力可相差10%~30%。在不能确定这些因素的准确数值及分布的情况下, 统计显示外径不圆度、壁厚不均3 套管抗挤强度计算公式
根据上面对套管全尺寸试验数据的统计分析和
142
西南石油大学学报(自然科学版) 2008年
(3) 单纯提高套管外径和壁厚精度、降低残余应力而不考虑其间的相互作用, 不能显著提高套管抗挤强度。在改善矫直工艺以提高尺寸精度, 调整热矫温度以降低套管内表面环向的压缩残余应力的同时, 调整最大压缩残余应力和外径椭圆长轴、最大/小壁厚的相对位置等, 使外压应力与残余应力的叠加产生的环向压缩应力最小, 套管抗挤强度可得到更大提高。
[7]
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(编辑:张云云)
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16Journal of Sout hw est Petroleu m Universit y(Science&Technol o gy Edition) No . 3
ery by 20%, good result is ach i e ved i n fi e l d tes. t The syste m can overco m e the w eak po int of ter nary syste m , there is a bri g ht prospective as a ne w o i-l d isp lac i n g m ethod .
K ey w ords :po ly m er/surfactant bi n ary syste m; co m b i n ati o n dri v e ; EOR; fie l d experi m en; t displace m entm ethod HU M IC AC I D PLUG AGENT USED IN HIGH-TEMPERATURE AND LO W PER M EABLE RESER -VO I RS
GAO Z-i dong , LI Jing , HE X iao -Juan , WANG Bo , SUN H ua -li n g (Changqing O ilfie l d Co m pany o f PetroCh-i na :a . Sixth O il Pr oducti o n factory , b. Exp l o rati o n and Deve l o p m ent Research Institute , X i c an Shaanx i 710021, Ch-i na). JOURNAL OF SOUTHWEST PETROLEU M UNIVERSI TY (SCI E NCE &TEC HNOLOGY EDI TION ), V OL. 30, NO. 3, 131-135, 2008(ISS N 1000-2634, I N C H I N ESE )
Abst ract :A ne w plug agent w hich is m ade m a i n ly fro m hum ic ac i d , for m aldehyde , streng th agent and 0. 02%H P AM so l u ti o n is stud i e d . The influences o f concentration o f hum ic ac i d , cross li n k i n g agen, t te m perature , p H value and sali n ity on the property o f the agent are stud ied , too . O rthogonal test is conducted to opti m ize the for mu lation and evaluati o n . The result i n d icates t h at its i n itial ve l o c ity is 10mPa #s , wh ich can easily reach deep fo r m ation. The gelation ti m e is 18h and gelati o n strength 0. 087M Pa . The exce llent applica ti o n range of p H value is 7~9. The properties i n clude te mperature -resistance and an t-i sal, t l o ng ter m stab ility , good p l u gg i n g ab ility and lo w cos, t it is very su itable for h igh te m perature and lo w per m eable reservoirs .
K ey w ords :hum ic acid ; pl u g agen; t lo w per m eab le reser vo ir ; h i g h -te m perat u re ; opti m al f o r m ulation THE F A ILURE ANALYSIS OF THREE ROLLER BI T SLI D I NG BEAR I NG
HUANG Zh -i qiang , WANG X iao -feng , Tu X iao -Fang , L iQ in , Tan Li (1. Depart m ent o fM echantron ics Eng-i neer i n g , Southw est Petroleum Un i v ersity , Chengdu Sichuan 610500, Ch i n a ; 2. F li e s the dragon drill b it L i m ited co m -pany , Y ichun Jiangx i 336000, Ch i n a ). JOURNAL OF SOU THWEST PETROLEU M U N IVERSI TY (SCIE NCE &TEC HNOLOG Y EDI TION ), VOL. 30, NO. 3, 136-138, 2008(I SSN 1000-2634, I N C H I NESE )
Abst ract :The life o f drilli n g b it is d irectly deter m i n ed by three ro ll e r bit bearing c s service life . In or der to find out failure for m , the fa il u re causes and m echan is m of three roller b i, t and further i m prove t h e life of t h ree ro ll e r b i, t M acroscopic and m icroscop ic analysis o f fa iled three ro ller b it beari n g are done i n t h is article . The resu lts sho w that failure of seali n g syste m is one of the m ain reasons o f the failure . Overload and unba lanced distri b u ti n g l o ads and high te m perature deteriorates wear resistance and streng th o fm eta, l b i g rad ial c learance bet w een bearing and cutter , v i b ration i n r o tating are a lso the pr i m ar y reason of t h ree r o ller b it beari n g fa ilure . K ey w ords :roller b i; t sli d i n g beari n g ; h i g h speed ; failure analysi s
CA SI NG COLLAPSE RESISTANCE ANALYSIS AND CALCULATI ON
SHEN Zhao -x , i FE NG Y ao -rong , XI E Xue -dong , YANG Peng (Tubular Goods Research C enter o f C NPC , X i c an Shaanx i 710065, Ch i n a ). JOUR NAL OF SOUTHWEST PETROLEU M U N IVERSI TY(SC I E NCE &TEC HNOLOGY EDI TI ON ), VOL. 30, NO. 3, 139-142, 2008(ISSN 1000-2634, I N C H I N ESE )
Abst ract :To i m prove the precisi o n o f casi n g co llapse pressure calcu lati o n , t h e variance analysis o f t h e fu ll scale co-l lapse test data o f 213casi n gs is conducted w ith statisticalm ethod . The effects of outer dia m eter /wall th ickness , m a -are l 1
1
2
1
1
a
b
b
b
b
2008 A bstract 17
per . The resu lts sho w the rati o of dia m eter and th ic kness and y ield strength are t h e m ain para m eters of infl u encing t h e collapse pressure o f casing , and the decreasing of t h e casi n g co llapse resistance is a rando m processw ith the i n -creasi n g of ovality , eccentr i c ity and resi d ual stress . And the casi n g si m u lation analysi s o f vari o us co m binati o ns o f the location of ovality , eccen tric ity and residua l stress under ex terna l pressure is perfor m ed . Fro m t h e si m u lation resu lts , it is conc l u ded that the casi n g co llapse pressures differs greatl y bet w een d ifferen t co m b i n ations . I n the end, a ne w casi n g collapse calcu l a ti n g for m ula is put for w ard wh ich g ives the m ore acc urate pred iction of casi n g collapse , the accuracy can m eet the require m ent of app lication.
K ey w ords :casi n g ; co llapse resistance ; var i a nce analysis ; finite e le m ent analysi s ; fu ll scale test P I PELINE DESI GN CR ITER I A BA SED ON STRA IN AND THE CONTROL FACTORS
LI U B i n g , LI U Xue -jie , Z HANG H ong (1. Petroleum and G as Eng i n eeri n g I nsi s tute , Ch i n a U niversity o f Pe -tro leu m, Changp i n g B eiji n g 102249, Ch i n a ; 2. B eiji n g Key Laboratory of U r ban O il and Gas D istr i b ution Techno l o -gy , Ch i n a U niversity of Petroleum, Changping B eiji n g 102249, Ch i n a). JOUR NAL OF SOUTHWEST PETROLEUM UN IV ERSI TY(SCI ENCE &TEC HNOLOG Y EDI TION ), V OL. 30, NO. 3, 143-147, 2008(ISSN 1000-2634, I N C H I N ESE )
Abst ract :Trad itional pipe li n e desi g n ana l y sis m ethod presented in various literatures is usua lly based on li m it stress criteri a , how ever , the m ethod m ay be i n apposite to m odern stee ls , and t h e m ethod can no t so lve a ll the prob -le m s in p i p eli n e strength desi g n , espec iall y for d isplace m ent con tro lled l o ads such as ground displace m ent load . S tra i n li m its , i n cluding ovalization li m i, t tensile stra i n li m it and co mpressi v e stra i n li m i, t are co m pared i n th is paper based upon various codes and reco mm endati o ns . I n add ition, so m e control factors of strain li m its are also revie w ed respecti v e l y . In v i e w of the design tendency based on stra i n and the large -sca led constr uction o f gas transportation fro m w est to eas, t asw e ll as the second leve l pro jects , the i m portance and necessity of the related research are pres -ented .
K ey w ords :p i p eli n e ; stain -based; li m it state ; desi g n criter i a ; strai n li m it
NU M ER ICAL SI M ULATI ON AND OPTI M I ZATI ON STUDY ON OIL -W ATER S EPARATI ON HYDRO -CYCLONE
N I U Gu-i feng , A I Zh-i ji u , L I U Chun -quan , H E H u-i qun (1. C NOOC O il Base -O ilfie l d Techno logy &Serv ices Co m pany , Tanggu T ian ji n 300452, Ch i n a ; 2. Co llege o fM echatron ic Engineeri n g , Southw est Petro leum U niversity , Chengdu Sichuan 610500, China ; 3. Jianghan M ach i n ery R esearch I nstitute , Ji n gzhou H ubei 434000, Ch i n a ). JOUR NAL OF SOUTHWEST PETROLEU M U N IVERSI TY (SC I E NCE &TEC HNOLOGY EDI TI ON ), V OL. 30, NO. 3, 148-151, 2008(I SS N 1000-2634, I N C H I NESE )
Abst ract :The fl o w fi e l d of o i-l w ater t w o phases i n o i-l w ater separati o n hydr ocyclone is tested by m eans o fReyno l d s streess m odel and CFD num erica l si m u lation m ethod . The consequence suggests the i n ter -flo w disturbance o f pro -duced li q u i d on i n let exerts an i m portan t influence on oi-l w ater separation effec, t so , a ne w structure , spati a lArch-i m edes spira l line i n let flo w channe l and the conduction current sp iral o i-l w ater separati o n hydrocyclone , is presen -ted . The f u rther opti m al desi g n and function test indicate s m ooth transition bet w een A rch i m edes spiral and cyc l o ne i n let is rea lized , and the stab le flo w fie l d and higher separation efficiency are obta i n ed .
K ey w ords :o i-l wa ter separation hydrocyclone ; nu m erical si m ulation; opti m ization ; exper i m enta l study
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