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深水钻井隔水管系统配置及动力学特性分析

西南石油大学学报（自然科学版） 2018年第3期40卷 156-163页

作者：王国荣曾诚毛良杰李阳 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学四川成都610500 "流体及动力机械"教育部重点实验室西华大学四川成都610039 "深水工程"重点实验室.中海油研究总院有限责任公司北京朝阳100028

针对钻井隔水管钻井隔水管问题,总结了海洋隔水管基本配置特征,使用变分原理推导了隔水管动力学数学方程,确定了考虑上下端旋转刚度的边界条件,建立了波浪载荷影响下的隔水管动力响应分析模型,利用埃尔米特三次差值函数对其进行离散,分... 详细信息

针对钻井隔水管钻井隔水管问题,总结了海洋隔水管基本配置特征,使用变分原理推导了隔水管动力学数学方程,确定了考虑上下端旋转刚度的边界条件,建立了波浪载荷影响下的隔水管动力响应分析模型,利用埃尔米特三次差值函数对其进行离散,分析了不同工况对隔水管变形特性的影响。结果表明,顶张力越大,隔水管的位移越小;海流类型对隔水管的变形特征具有明显影响;海流的表面流速对隔水管的变形影响十分显著,表面流速增加时,隔水管位移大大增加;常规海况下,风速较低,风速对隔水管动力响应的影响很小;但当系统遭遇极端天气(如台风)时,隔水管的位移会明显增加。

关键词：隔水管动力响应系统配置海洋环境深水钻井

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剪切流作用下隔水管涡激振动响应机理

石油勘探与开发 2015年第1期42卷 101-106页

作者：毛良杰刘清友周守为姜伟刘正礼彭涛油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 中国海洋石油总公司中海石油(中国)有限公司深圳分公司海洋工程国家重点实验室(上海交通大学)

开展剪切流作用下隔水管涡激振动实验,分析剪切流作用下隔水管涡激振动特征参数及振动响应机理。实验中基于光纤光栅传感器测试技术采集剪切流作用下隔水管在流向和横向的涡激振动响应,实验数据处理时消除了实测信号中隔水管轴向预张力... 详细信息

开展剪切流作用下隔水管涡激振动实验,分析剪切流作用下隔水管涡激振动特征参数及振动响应机理。实验中基于光纤光栅传感器测试技术采集剪切流作用下隔水管在流向和横向的涡激振动响应,实验数据处理时消除了实测信号中隔水管轴向预张力的影响并采用模态分析法求取隔水管位移响应。实验数据分析表明,剪切流作用下:隔水管不同位置处同一方向涡激振动响应频率一致;涡激振动锁定现象发生在涡泄频率对应的最大阶次固有频率附近且涡激振动受该阶次固有频率主导;受模态竞争的影响,剪切流涡激振动呈现多频响应形式;隔水管在流向的主导频率是横向主导频率的2倍;受相位角影响,实验中隔水管单个振动周期的运动轨迹呈扁斜"8"字形,多个轨迹重叠后呈"新月"形。

关键词：隔水管剪切流涡激振动模态分析法深水钻井

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深水隔水管-测试管柱系统涡激振动实验研究

工程设计学报 2021年第2期28卷 170-178页

作者：贾杜平莫丽毛良杰曾松西南石油大学机电工程学院四川成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

在深水测试作业中,隔水管和测试管柱形成双层管柱结构,其在海流作用下发生耦合振动,存在安全隐患。为了研究海流流速对隔水管-测试管柱系统振动的影响,搭建了隔水管-测试管柱系统涡激振动的相似实验装置,开展在不同流速下隔水管-测试管... 详细信息

在深水测试作业中,隔水管和测试管柱形成双层管柱结构,其在海流作用下发生耦合振动,存在安全隐患。为了研究海流流速对隔水管-测试管柱系统振动的影响,搭建了隔水管-测试管柱系统涡激振动的相似实验装置,开展在不同流速下隔水管-测试管柱系统涡激振动实验。实验中用应变片采集数据,用模态分析法处理实验数据,分析隔水管和测试管柱在横向和流向的应变、频率、位移标准差以及模态特征。结果表明:在海洋环境载荷作用下,隔水管与测试管柱发生接触和碰撞,导致测试管柱产生与隔水管类似的涡激振动,但隔水管的振幅明显大于测试管柱;当流速为0.5 m/s时,隔水管和测试管柱的振幅均显著增加,隔水管-测试管柱系统产生“锁定”现象;随着流速的增大,隔水管流向振动逐渐由较高频率主导,而测试管柱流向振动仍由较低频率主导。研究结果可以为深水测试作业过中隔水管振动的抑制提供参考。

关键词：隔水管测试管柱涡激振动相似实验动力特性

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海洋温差能发电冷水管温度场分布研究

海洋工程装备与技术 2022年第2期9卷 7-13页

作者：付强张理毛良杰曾松黄世苗中海油研究总院有限责任公司北京100028 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) 湛江524013 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

海洋温差能是一种储量巨大的可再生能源,利用海洋温差能进行发电具有广阔的发展前景。为了研究海洋温差能发电冷水管温度分布特征,本研究建立了浮式平台冷水管抽取抽取管柱温度场分析模型,采用有限体积法对模型进行离散和求解。研究结... 详细信息

海洋温差能是一种储量巨大的可再生能源,利用海洋温差能进行发电具有广阔的发展前景。为了研究海洋温差能发电冷水管温度分布特征,本研究建立了浮式平台冷水管抽取抽取管柱温度场分析模型,采用有限体积法对模型进行离散和求解。研究结果表明,在深层低温海水在冷水管中泵送上升过程中,会通过管柱吸收上部周边暖海水的热量;大排量下出口温度上升幅度较小,可以不用采取额外的管柱保温措施;与传统钢管和铝合金管柱相比,高密度聚乙烯(HDPE)材料的冷水管更加适合作为海洋温差发电低温海水抽取管柱。

关键词：海洋温差能冷水管温度场有限体积法

不同气体产量下水平井完井管柱振动机理的试验研究

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工程设计学报 2020年第6期27卷 690-697页

作者：莫丽贾杜平毛良杰王国荣西南石油大学机电工程学院四川成都610500 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

为了分析水平井完井管柱的振动机理,研究不同气体产量对完井管柱振动的影响,开展了不同气体产量下完井管柱振动试验研究。应用应变片测试技术采集不同气体产量下完井管柱在水平和重力两个方向的振动应变数据,采用模态分析法处理试验数据... 详细信息

为了分析水平井完井管柱的振动机理,研究不同气体产量对完井管柱振动的影响,开展了不同气体产量下完井管柱振动试验研究。应用应变片测试技术采集不同气体产量下完井管柱在水平和重力两个方向的振动应变数据,采用模态分析法处理试验数据,得出管柱振动响应。结果表明:在气井开启初期,由于水锤效应,管柱容易产生较大振动,随着进气量的稳定,管柱振动逐渐减弱;完井管柱弯曲段流速不均匀,其振动较大;由于作用于管柱水平方向和重力方向的力不同,管柱水平方向的振动比重力方向的振动剧烈;完井管柱的振动位移、振动频率和位移标准差均随着气体产量的增大而增大,但在试验工况下,其在不同产量下的模态阶次相同。因此,适当减少气井开关次数、减小造斜处的井斜角以及气体产量有利于减小完井管柱与套管之间的碰撞和磨损,增强管柱的安全性。研究结果可为生产实际中减弱完井管柱的振动提供参考。

关键词：水平井完井管柱气体产量振动响应振动位移

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煤炭地下气化注入井压力控制

科学技术与工程 2023年第35期23卷 15036-15043页

作者：张友军杨鹏飞刘家炜毛良杰袁进平付燈煌中石油江汉机械研究所有限公司武汉430024 西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室成都610500

煤炭地下气化具有煤炭清洁利用和低碳能源保障的优势,是煤炭清洁转化技术创新战略方向。而压力是影响煤炭气化的重要因素,为使煤炭气化在地下高效安全进行,需要对注入井的压力进行控制研究。为了实现对注入井压力的控制,建立了气化剂注... 详细信息

煤炭地下气化具有煤炭清洁利用和低碳能源保障的优势,是煤炭清洁转化技术创新战略方向。而压力是影响煤炭气化的重要因素,为使煤炭气化在地下高效安全进行,需要对注入井的压力进行控制研究。为了实现对注入井压力的控制,建立了气化剂注入的流量压力仿真模型,对水力摩阻的部分影响因素进行分析,并调整生产参数,进行了压力控制研究。研究结果表明:(1)水力摩阻随井筒直径的增大而减小;水力摩阻随连续油管外径的增大而增大;水力摩阻随注水排量的增大而增大;(2)在10 MPa注入压力下调整环空中的注水排量由5.50 L/s改变为5.75 L/s时,井底压力由7.26 MPa降至6.11 MPa;(3)在8 MPa注入压力下调整连续油管中的注氧量由594.44 L/s改变为629.37 L/s时,井底压力由8.91 MPa降至8.87 MPa;(4)在8 MPa注入压力下调整生产井粗煤气的产出流量由800 L/s改变为900 L/s时,井底压力由8.94 MPa降至8.63 MPa。研究结果可为注入井的压力控制提供一定的指导。

关键词：煤炭地下气化注入井井筒压力

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软悬挂状态下隔水管动力特性分析

海洋工程 2021年第1期39卷 62-71页

作者：毛良杰曾松刘清友西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室自然资源部海底矿产资源重点实验室

建立了软悬挂状态下隔水管动力分析模型,采用有限单元法对模型进行离散,结合Newmark-β法对动态方程求解,并对模型进行验证,最后选取南海某口深水井实际参数,对软悬挂状态下隔水管动力特性进行分析。研究结果表明:软悬挂状态下隔水管底... 详细信息

建立了软悬挂状态下隔水管动力分析模型,采用有限单元法对模型进行离散,结合Newmark-β法对动态方程求解,并对模型进行验证,最后选取南海某口深水井实际参数,对软悬挂状态下隔水管动力特性进行分析。研究结果表明:软悬挂状态下隔水管底端横向位移最大,顶部铰接处弯矩最大。软悬挂状态下,隔水管横向位移与弯矩随着海底隔水管总成(LMRP)重量增加而减小,随着平台运动速度、平台航向与海流方向夹角增大而增大;回收隔水管减小悬挂长度有利于减小最大横向位移,但会造成弯矩轻微增加;采用旋转刚度适当较大的挠性接头则有利于减小隔水管挠性接头以下整体位移与弯矩。研究成果为钻井平台避台撤离时隔水管的安全提供理论指导。

关键词：隔水管软悬挂深水钻井动力特性

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钻杆转速对铝合金隔水管摩擦学性能的影响

机械设计与研究 2020年第4期36卷 195-199页

作者：胡正惠毛良杰蔡明杰西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

以G105钻杆材料和7075铝合金隔水管材料为对摩副,通过销盘摩擦实验研究了钻杆转速对7075铝合金隔水管摩擦学性能的影响。研究结果表明:随着钻杆转速的增大,7075铝合金隔水管的磨损率先减小后增大,平均摩擦系数逐渐减小。在低钻杆转速下(... 详细信息

以G105钻杆材料和7075铝合金隔水管材料为对摩副,通过销盘摩擦实验研究了钻杆转速对7075铝合金隔水管摩擦学性能的影响。研究结果表明:随着钻杆转速的增大,7075铝合金隔水管的磨损率先减小后增大,平均摩擦系数逐渐减小。在低钻杆转速下(50 r/min),由于大量磨粒滞留在摩擦面,主要磨损机理是磨粒磨损;在中等转速下(100 r/min),由于接触面温度升高,隔水管表面形成一层致密的摩擦层,有效地保护了铝合金隔水管基体,此时磨损机理作为氧化磨损;在高钻杆转速下,摩擦接触面温度急剧升高,此时主要磨损机理转变为粘着分层磨损。研究成果可以为钻井工程师安全使用7075铝合金隔水管提供一定的参考。

关键词： 7075铝合金隔水管摩擦学性能磨损机理

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中硬地层全尺寸PDC钻头破岩实验研究

煤矿机械 2023年第7期44卷 47-51页

作者：张会增周长所毛良杰马茂原中海石油(中国)有限公司北京研究中心北京100028 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

聚晶金刚石复合片(PDC)钻头作为钻井系统中消耗最多的工具之一,钻一口井常需要更换几个甚至几十个钻头,PDC钻头使用寿命将直接关系到钻井成本。通过全尺寸钻头钻选实验,研究了不同钻压、转速和不同岩性下的钻头动力学特性(动态钻压、扭... 详细信息

聚晶金刚石复合片(PDC)钻头作为钻井系统中消耗最多的工具之一,钻一口井常需要更换几个甚至几十个钻头,PDC钻头使用寿命将直接关系到钻井成本。通过全尺寸钻头钻选实验,研究了不同钻压、转速和不同岩性下的钻头动力学特性(动态钻压、扭矩),研究结果表明:增大预定钻压将显著增大钻头处响应钻压和扭矩的波动范围;而改变转速对钻头处钻压和扭矩的影响较小;相同钻井参数下,钻进灰岩时的钻压和扭矩波动范围最小,而钻进人造岩时其波动范围较大。研究结果为钻井参数优化和钻头选型提供一定的理论指导。

关键词：全尺寸钻头实验钻压转速岩性