復(fù)雜井套管柱載荷分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和技術(shù)

為了設(shè)計(jì)化工容器上常見(jiàn)的橢圓封頭/接管連接結(jié)構(gòu),根據(jù)設(shè)計(jì)條件提出了3種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案.采用有限元法,運(yùn)用ansys軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算,得到了3種結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布.通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和加工簡(jiǎn)便性的綜合分析,給出了一個(gè)最佳的橢圓封頭的連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu).

我國(guó)稠油資源豐富,然而稠油熱采井套管損壞現(xiàn)象普遍存在,且有越來(lái)越嚴(yán)重的趨勢(shì),提高熱采井套管壽命是稠油開(kāi)采過(guò)程中迫切需要解決的問(wèn)題。分析了熱采井套管損壞主要原因,認(rèn)為高溫引起的強(qiáng)度變化、油層出砂虧空、固井質(zhì)量差、隔熱措施不利及套管本身材質(zhì)問(wèn)題都有可能引起熱采井套管損壞。采用有限元分析軟件ansys計(jì)算了不同隔熱措施、不同注汽溫度、不同注汽壓力、不同套管材料及壁厚條件下套管應(yīng)力分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,為減少稠油熱采井套管損壞,采用隔熱措施較好的油管可以明顯降低套管上的等效應(yīng)力,同時(shí)在套管柱設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)優(yōu)選低彈性模量、厚壁套管。提出了vonmises等效應(yīng)力對(duì)比高溫屈服強(qiáng)度的校核新方法,為稠油熱采井套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

目前對(duì)于管道三通在內(nèi)壓和彎矩聯(lián)合作用下的塑性極限載荷累積規(guī)律有三種不同的觀點(diǎn),即線性方程累積、拋物線方程累積和圓方程累積模式。文中采用非線性有限元方法分析內(nèi)壓與彎矩聯(lián)合作用下(包括面內(nèi)彎矩和面外彎矩兩種形式)管道三通的塑性極限載荷,結(jié)果表明其累積形式基本上介于拋物線方程和圓方程之間,并且與結(jié)構(gòu)幾何參量有關(guān)。最后在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上提出復(fù)雜情況下考慮幾何因素的三通塑性極限載荷工程估算式,并用試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

對(duì)套管-地層系統(tǒng)在均勻地應(yīng)力條件下的套管載荷進(jìn)行彈塑性理論分析。采用mohr-coulomb準(zhǔn)則,給出了受內(nèi)外壓厚壁筒彈、塑性區(qū)的位移和應(yīng)力分布的解析解,由該解析解可直接退化得到tresca準(zhǔn)則條件下厚壁筒的位移和應(yīng)力分布。將套管-地層系統(tǒng)看作是巖石和鋼材兩種不同材料厚壁筒的組合,在解析解的基礎(chǔ)上,分別推導(dǎo)出套管-地層系統(tǒng)僅地層進(jìn)入塑性和僅套管進(jìn)入塑性兩種情況下的套管載荷和極限地應(yīng)力解析表達(dá)式。實(shí)例分析表明,僅地層進(jìn)入塑性時(shí),套管載荷比彈性解大,最大增幅3%;僅套管進(jìn)入塑性時(shí),套管載荷比彈性解小,減小幅度達(dá)到6%。上述結(jié)果可應(yīng)用于套管設(shè)計(jì)和均勻地應(yīng)力條件下的套管載荷計(jì)算。圖4參9

在我國(guó)的建筑工程結(jié)構(gòu)中，有較多的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。尤其是隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的建筑工程發(fā)展越發(fā)快速，有更多的異型結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)。對(duì)于這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)要更加細(xì)致的設(shè)計(jì)，才不會(huì)在建設(shè)過(guò)程中留下隱患。由于復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力在一定程度上關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性，所以在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中要不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。本文主要通過(guò)對(duì)復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)分析進(jìn)行了介紹，希望對(duì)相關(guān)人士能有所幫助。

渤海油田高溫高壓井套管優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對(duì)中原油田注水壓力逐年增高及套損嚴(yán)重的問(wèn)題,開(kāi)展了注水井套管保護(hù)技術(shù)研究工作,其管柱由水力錨+y341封隔器+大通徑注水器+球座組成。該管柱下部可接入分層注水管柱,實(shí)現(xiàn)多層分注管柱的上部套管的有效保護(hù),延長(zhǎng)套管的使用年限。文章詳細(xì)分析計(jì)算了該管柱在加壓錨定前、坐封、注水等狀態(tài)下的受力、變形情況。其結(jié)果可指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工及今后的工具設(shè)計(jì)工作。

復(fù)雜載荷下簡(jiǎn)支梁彎矩的計(jì)算軟件

bim技術(shù)由于可視化、協(xié)同性與即時(shí)性等特點(diǎn),目前已廣泛運(yùn)用于復(fù)雜項(xiàng)目管理及專(zhuān)業(yè)深化設(shè)計(jì)中。本文針對(duì)超高層建筑,通過(guò)bim技術(shù)對(duì)該類(lèi)型建筑中復(fù)雜外框巨柱鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化的運(yùn)用實(shí)例,闡述該技術(shù)在超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化中的重要作用。

超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件與鋼筋沖突碰撞問(wèn)題發(fā)生頻繁,而利用bim的虛擬技術(shù)模擬建造后,可以在施工前發(fā)現(xiàn)沖突部位,再采取優(yōu)化鋼構(gòu)件或者鋼筋形式、鋼筋綁扎順序等措施,有效解決這一問(wèn)題.并且將解決措施形成設(shè)計(jì)文件、施工方案、交底記錄等,最終bim技術(shù)落地到現(xiàn)場(chǎng)施工.以武漢綠地中心項(xiàng)目為例,介紹該項(xiàng)目在遇到鋼構(gòu)件與鋼筋交叉的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)時(shí),利用bim技術(shù)優(yōu)化鋼筋設(shè)計(jì)的一系列措施.

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平的提高，建筑行業(yè)也在蓬勃的發(fā)展中。在我國(guó)各大城市中，美觀且高層的建筑正在拔地而起。隨著涌入城市的人口和資源的壓力，建筑行業(yè)也面臨了新的挑戰(zhàn)。由于社會(huì)需要大量的建筑物，因而也在建筑施工的時(shí)候耗費(fèi)了一定的人力和財(cái)力資源。為了適應(yīng)當(dāng)今的新情況，建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。由于復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)體系各構(gòu)件問(wèn)有著復(fù)雜的相互受力特點(diǎn)，因此在復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，也存在著一定的難度。本文主要分析了預(yù)應(yīng)力筋對(duì)結(jié)構(gòu)的作用方法，對(duì)結(jié)構(gòu)的不利受力狀態(tài)施加預(yù)應(yīng)力來(lái)進(jìn)行調(diào)整．從而將預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)化為三種基本力。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并運(yùn)用相應(yīng)的例子，進(jìn)行充分的闡述和深入的辨析。

城市繁華地段開(kāi)挖深基坑,在保證安全和保護(hù)環(huán)境情況下,復(fù)雜環(huán)境使得基坑的設(shè)計(jì)和施工都非常困難,特別是對(duì)承壓水的控制.結(jié)合某基坑設(shè)計(jì)選型實(shí)例,分析了trd工法的適應(yīng)性與常規(guī)止水帷幕的不足,并結(jié)合鉆孔灌注樁在基坑圍護(hù)中的適應(yīng)性,運(yùn)用理正和plaxis分析軟件進(jìn)行基坑變形計(jì)算.分析表明:與常規(guī)止水帷幕相比,trd工法構(gòu)建的等厚度水泥土攪拌墻在深基坑止水方面有優(yōu)越性;大直徑鉆孔灌注樁做為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu),其位移變形主要發(fā)生在開(kāi)挖階段;揭示了\"分層、分區(qū)、分塊\"對(duì)基坑開(kāi)挖的重要性,及時(shí)澆筑底板的合理性,可為基坑開(kāi)挖施工方法提供依據(jù);考慮所選圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)地適應(yīng)性,可為杭州同類(lèi)基坑工程設(shè)計(jì)方案選型提供參考.

在建筑建設(shè)的過(guò)程中,有很多的復(fù)雜結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)必須要精心的設(shè)計(jì),這樣才不會(huì)在未來(lái)的使用中留下隱患.對(duì)于復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),最需要注意的是預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì),因?yàn)閺?fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此在具體設(shè)計(jì)時(shí)一定要經(jīng)過(guò)實(shí)地考察不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案.本文主要通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力概念的介紹,進(jìn)而探討了復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)分析,本文最后筆者以具體實(shí)例來(lái)闡釋了復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的優(yōu)化分析,僅此提供借鑒.

套管程序和鉆進(jìn)施工程序設(shè)計(jì)遇到的主要問(wèn)題是:1)1000m以深地層未知,地球物理方法用于結(jié)晶巖的效果差,推斷的結(jié)果可信度低,進(jìn)行套管程序設(shè)計(jì)缺乏依據(jù);2)要求5000m全部取心鉆進(jìn),選擇合理的取心鉆進(jìn)施工程序成為難題。為此,在借鑒世界上主要硬巖深井取心鉆進(jìn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的先進(jìn)思想和寶貴經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,制定了一種“靈活的雙孔鉆進(jìn)”方案,其要點(diǎn)是:1)全井采用一種直徑(小直徑)取心鉆進(jìn);2)預(yù)先不確定套管程序,鉆進(jìn)中視地層穩(wěn)定情況擴(kuò)孔下套管;3)按照雙孔(先導(dǎo)孔+主孔)設(shè)計(jì),鉆完先導(dǎo)孔后再根據(jù)情況決定是擴(kuò)孔鉆主孔,還是移井位鉆主孔。在分析該井套管和鉆進(jìn)施工程序難點(diǎn)的基礎(chǔ)上,介紹了采取的“超前孔裸眼鉆進(jìn)方法”,給出了8種套管和鉆進(jìn)施工程序。

英布魯工程施工期,人員長(zhǎng)期飲用偏酸性且富含多種細(xì)菌和微生物、不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的河水,通過(guò)地質(zhì)深水管井優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用,改善運(yùn)行村深井地下飲用水的質(zhì)量,保障了職工的身體健康。

水平井井眼軌跡的復(fù)雜性導(dǎo)致套管柱在下井過(guò)程中的受力非常復(fù)雜。由于井斜以及水平段可能使下套管受阻,甚至導(dǎo)致套管柱卡在井眼的彎曲段無(wú)法下入,造成水平井完井作業(yè)失敗。以水平井三維井眼軌跡描述為基礎(chǔ),建立了綜合考慮套管柱重力、浮力、摩擦阻力、彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力等作用的套管柱下入摩阻計(jì)算三維力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了套管柱可下入性研究,對(duì)其下入過(guò)程進(jìn)行分析判斷,這對(duì)水平井套管柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及套管的順利下入具有重要意義。

針對(duì)集汽聯(lián)箱開(kāi)孔接管部位采用ug軟件建立三維模型,利用有限元分析軟件ansys求得集汽聯(lián)箱內(nèi)部對(duì)流換熱系數(shù),并對(duì)模型進(jìn)行瞬態(tài)熱-結(jié)構(gòu)分析,得到了在受壓受熱環(huán)境下聯(lián)箱緊急啟動(dòng)過(guò)程的瞬態(tài)應(yīng)力大小及分布,分析裂紋產(chǎn)生的原因并預(yù)測(cè)了裂紋產(chǎn)生的位置和發(fā)展趨勢(shì)。

熱采水平井中套管柱受各種載荷耦合作用會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中而損壞。為此,采用有限元方法對(duì)熱采水平井彎曲段套管柱失效載荷進(jìn)行了分析。在建立套管柱受力等效模型和有限元計(jì)算模型之后,分析研究了多種載荷耦合作用下套管柱失效的臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)變。研究結(jié)果表明,套管柱應(yīng)力值和應(yīng)變隨著地層深度的增加和注汽溫度的升高而增大,對(duì)于井眼彎曲段套管柱,井眼曲率越大,管柱應(yīng)力值和應(yīng)變?cè)酱?。建議進(jìn)行熱采水平井套管柱設(shè)計(jì)時(shí)采用高強(qiáng)度管材,以提高材料屈服極限,減小軸向應(yīng)變。

隨著水平井鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為開(kāi)發(fā)各種類(lèi)型油氣藏的最主要技術(shù)手段，近年來(lái)隨著非常規(guī)致密油氣藏開(kāi)發(fā)的不斷深入，以及國(guó)家“新兩法”的頒布實(shí)施，叢式水平井已經(jīng)成為油氣田開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)手段，同時(shí)，叢式水平井三維繞障軌跡也帶來(lái)了一系列新的技術(shù)難題，其中完井管柱與井眼相容性問(wèn)題，成為制約完井管柱順利下入，提高完井質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

隨著油田開(kāi)發(fā)程度的不斷提高，地層的流體場(chǎng)、壓力場(chǎng)發(fā)生很大變化，加之各種作業(yè)措施的實(shí)施及油井井身結(jié)構(gòu)、完井固井質(zhì)量、管材及腐蝕等諸多因素的影響，使得油水井套管的工作環(huán)境日益惡化，油水井套管的技術(shù)狀況越來(lái)越差，導(dǎo)致破裂、變形、穿孔等套管損壞現(xiàn)象不斷發(fā)生，嚴(yán)重影響了油田經(jīng)濟(jì)效益，為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文在調(diào)研了油田套損情況的基礎(chǔ)上，分析了套管損壞的機(jī)理原因以及損壞形式，并就套損井防護(hù)與修復(fù)工藝技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，從而達(dá)到有效解決套管損壞問(wèn)題，進(jìn)一步延長(zhǎng)油井壽命的目的。

隨著油田開(kāi)發(fā)程度的不斷提高，地層的流體場(chǎng)、壓力場(chǎng)發(fā)生很大變化，加之各種作業(yè)措施的實(shí)施及油井井身結(jié)構(gòu)、完井固井質(zhì)量、管材及腐蝕等諸多因素的影響，使得油水井套管的工作環(huán)境日益惡化，油水井套管的技術(shù)狀況越來(lái)越差，導(dǎo)致破裂、變形、穿孔等套管損壞現(xiàn)象不斷發(fā)生，嚴(yán)重影響了油田經(jīng)濟(jì)效益，為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文在調(diào)研了油田套損情況的基礎(chǔ)上，分析了套管損壞的機(jī)理原因以及損壞形式，并就套損井防護(hù)與修復(fù)工藝技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，從而達(dá)到有效解決套管損壞問(wèn)題，進(jìn)一步延長(zhǎng)油井壽命的目的。

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平的提高，建筑行業(yè)也在蓬勃的發(fā)展中。在我國(guó)各大城市中，美觀且高層的建筑正在拔地而起。隨著涌入城市的人口和資源的壓力，建筑行業(yè)也面臨了新的挑戰(zhàn)。由于社會(huì)需要大量的建筑物，因而也在建筑施工的時(shí)候耗費(fèi)了一定的人力和財(cái)力資源。為了適應(yīng)當(dāng)今的新情況，建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。由于復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)體系各構(gòu)件間有著復(fù)雜的相互受力特點(diǎn)，因此在復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，也存在著一定的難度。本文主要分析了預(yù)應(yīng)力筋對(duì)結(jié)構(gòu)的作用方法，對(duì)結(jié)構(gòu)的不利受力狀態(tài)施加預(yù)應(yīng)力來(lái)進(jìn)行調(diào)整，從而將預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)化為三種基本力。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并運(yùn)用相應(yīng)的例子，進(jìn)行充分的闡述和深入的辨析。