CO2腐蚀环境下P110套管材料性能的实验研究

针对CO2腐蚀环境下P110套管材料性能动态变化的难题,基于腐蚀实验与拉伸实验,对含腐蚀损伤的P110套管进行了力学性能分析。根据现场资料对钻井液注入CO2配置腐蚀液,将腐蚀后试件与现场失效套管的腐蚀产物进行EDS能谱分析对比,确定了腐蚀液的适用性。设置固定井深,在100℃高温时不同的腐蚀实验周期内,将所得的含腐蚀损伤试件进行质量损失测试及拉伸实验,分析了材料力学性能的变化。由MTS液压式万能试验机得出应力-应变曲线,并拟合得到了等效屈服强度变化公式及等效抗拉强度变化公式。结果表明:套管试样腐蚀后的屈服强度和抗拉强度随着失重率增大而减小,当套管试样经腐蚀后失重率低于15%时,材料的力学性能,如等效屈服强度和等效抗拉强度随失重率的增加会以较大幅度降低;而当试样失重率大于15%时,随着失重率的增加,等效屈服强度急剧减小,等效抗拉强度则以较为平缓的趋势降低。     

基于复合控制的电液负载模拟器多余力抑制研究

针对电液负载模拟系统存在多余力且该多余力严重影响系统加载精度与控制性能的问题,建立了系统各部分以及整个系统的数学模型.通过对数学模型的研究,分析了系统多余力的产生机理,并建立了系统多余力的传递函数.提出了前馈PID复合控制的方法,并对该方法进行了仿真分析和实验研究.在仿真分析中,通过对多余力消扰前、引入前馈控制消扰后及引入复合控制消扰后3种情况的比较,说明前馈PID复合控制能够有效抑制系统多余力.实验结果进一步验证了前馈PID复合控制的有效性,同时实验结果显示在运动换向时系统多余力将出现突变,为下一步的研究指明了方向.     

考虑流体升力作用的海洋钻井隔水管变形特性分析

为了分析隔水管在复杂海洋环境下的变形,采用能量法及变分原理建立了隔水管的力学行为模型,并通过中心差商法对模型进行了数值分析.得到了隔水管的三维变形图,并通过计算机编程针对影响隔水管变形的主要因素进行了分析.结果表明,流体升力因素对隔水管变形有一定程度的影响;浮式钻井平台偏移量对隔水管变形的影响十分显著,隔水管变形随着偏移量的增加而增大;浮力块的安置虽然一定程度地增加了隔水管的变形,但却可以较好地改善隔水管的受力情况;隔水管变形随着顶部张力和钻井液密度的增大而减小.     

井喷失控气云爆炸的3维数值模拟

基于K- 模型和改进的EBU 模型,考虑甲烷-空气混合气云形成过程,建立了井喷失控甲烷喷射 流扩散及混合气云爆炸的理论模型,选用SIMPLE方法求解差分方程,模拟甲烷-空气混合气云形成过程,分 析了不同点火点对混合气云爆炸影响程度。结果表明,点火点方位及点火点所在气体体积分数对气云爆炸都 有明显的影响,点火点越靠近气云中心和所在甲烷体积分数越高爆炸效果越强,最后为井喷失控人工点火提 出了合适的点火方位。