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射孔参数对套管强度影响的有限元分析

石油机械 2010年第1期38卷 32-34页

作者：唐汝众王同涛闫相祯杨秀娟中国石油大学(北京)石油天然气工程学院中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

采用ANSYS数值模拟方法,分析了套管Mises应力分布,重点研究了不同孔径、射孔密度和相位角的套管最大Mises应力,得出最大应力与孔径、射孔密度和相位角间的关系。结果表明,在地层参数和载荷一定的情况下,套管射孔孔径存在一个最优值,它... 详细信息

采用ANSYS数值模拟方法,分析了套管Mises应力分布,重点研究了不同孔径、射孔密度和相位角的套管最大Mises应力,得出最大应力与孔径、射孔密度和相位角间的关系。结果表明,在地层参数和载荷一定的情况下,套管射孔孔径存在一个最优值,它既可以优化套管应力分布,又可以增加过流面积;射孔密度小于20孔/m时对套管最大Mises应力影响不明显,对壁厚较薄的套管应力影响要大于壁厚较厚的;在挤压和轴向载荷组合作用下,套管最大Mises应力随着射孔方位角成近似正弦三角函数变化,射孔方位角为15和90°时(与最小主应力方向的夹角)射孔处套管应力最大,方位角为60和140°时射孔处套管应力最小。

关键词：射孔密度射孔直径射孔方位角套管强度数值模拟

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涡动条件下钻柱的屈曲分析

石油机械 2011年第5期39卷 1-4,95页

作者：焦朝选李茂生张钒闫相祯中原石油勘探局钻井二公司青岛农业大学化学与药学院中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

建立了涡动条件下钻柱屈曲的平衡方程。在弯曲挠度为小变形和钻柱中轴向力为0的条件下,采用理论方法分析了钻柱的弯曲挠度、屈曲应力随转盘转速变化的情况。当涡动速度增加导致钻柱的弯曲挠度增加和钻柱中存在轴向力时,钻柱的弯曲挠度... 详细信息

建立了涡动条件下钻柱屈曲的平衡方程。在弯曲挠度为小变形和钻柱中轴向力为0的条件下,采用理论方法分析了钻柱的弯曲挠度、屈曲应力随转盘转速变化的情况。当涡动速度增加导致钻柱的弯曲挠度增加和钻柱中存在轴向力时,钻柱的弯曲挠度以及交变应力的大小就需要通过非线性有限元来进行分析。使用非线性有限元方法求解了不同轴向拉力条件下钻柱的弯曲挠度、最大应力、最小应力和应力幅度。计算结果表明,不考虑轴向力时,理论分析结果与非线性有限元分析结果精度较高且具有一致性;当钻柱中轴向拉力大于200 kN时,由涡动引起的交变应力对钻柱的影响可以忽略;适当增大钻铤长度可以减轻钻柱的疲劳失效。

关键词：钻柱涡动屈曲非线性有限元理论分析交变应力

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管道清管的模糊综合评价

油气储运 2010年第1期29卷 28-31,56页

作者：修宗祥杨秀娟闫相祯冯永训中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院胜利工程设计咨询公司

将层次分析法与模糊评判理论应用到管道清管综合评价中,建立了管道清管的层次分析模型,运用群组评判的相似性和差异性计算方法,得出各参评专家的可信度;基于专家的可信度计算指标权重集以及求解模糊统计方法下的隶属度;根据建立的因素... 详细信息

将层次分析法与模糊评判理论应用到管道清管综合评价中,建立了管道清管的层次分析模型,运用群组评判的相似性和差异性计算方法,得出各参评专家的可信度;基于专家的可信度计算指标权重集以及求解模糊统计方法下的隶属度;根据建立的因素集、评价集、隶属度函数和权重集,采用加权平均型的模糊合成算子实现了对管道清管的综合评判。该方法充分考虑了专家之间的差异性,使评价结果更客观、可靠,具有普遍适用性,同时可用于不同清管方案的优选。

关键词：管道清管群组评判层次分析加权平均法模糊综合评判

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低渗透薄互层砂岩油藏大型压裂裂缝扩展模拟

岩石力学与工程学报 2009年第7期28卷 1425-1431页

作者：闫相祯宋根才王同涛杨秀娟李勇中国石油大学储运与建筑工程学院山东东营257061 中国石油大学石油工程学院山东东营257061

对低渗透薄互层砂岩油藏的大型压裂开发时,由于低渗透薄互层砂岩油藏中隔层岩层比较薄、强度低,对裂缝高度方向上的扩展抑制作用较小,往往会出现裂缝长度与高度之比小于4,导致只考虑缝内流体一维流动的拟三维裂缝扩展模型不再适用。根... 详细信息

对低渗透薄互层砂岩油藏的大型压裂开发时,由于低渗透薄互层砂岩油藏中隔层岩层比较薄、强度低,对裂缝高度方向上的扩展抑制作用较小,往往会出现裂缝长度与高度之比小于4,导致只考虑缝内流体一维流动的拟三维裂缝扩展模型不再适用。根据低渗透薄互层砂岩油藏大型压裂的特点,在适当假设的基础上,应用线弹性断裂理论,建立考虑缝内流体沿着裂缝高度和长度方向流动的拟三维裂缝扩展模型,并用解析法得到压裂过程中裂缝扩展尺寸和缝内流体压力的精确解;利用VisualBasic计算机语言编制二维流动的拟三维裂缝扩展模型求解程序,并对某低渗透薄互层砂岩油藏压裂过程中裂缝扩展情况进行了求解分析。计算结果表明:二维流动的拟三维裂缝扩展模型能够很好地预测低渗透薄互层砂岩油藏大型压裂过程中裂缝的扩展,可以满足工程需求。

关键词：石油工程拟三维模型二维流动大型压裂低渗透薄互层砂岩油藏

服役海底管道钢疲劳可靠性试验与海底管道寿命预测

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中国石油大学学报（自然科学版） 2010年第5期34卷 109-113页

作者：闫相祯刘锦昆许志倩杨秀娟中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266555 中国石油大学机电与工程学院山东东营257061

针对波浪力下海底管道悬空段的疲劳寿命问题,从某服役X60钢海底管道悬空段上取样进行拉-拉成组多级疲劳试验,获得服役X60钢海底管道试件在不同应力水平下的疲劳寿命及其概率统计分布,利用参数假设检验法确定X60钢管道试件的疲劳寿命分... 详细信息

针对波浪力下海底管道悬空段的疲劳寿命问题,从某服役X60钢海底管道悬空段上取样进行拉-拉成组多级疲劳试验,获得服役X60钢海底管道试件在不同应力水平下的疲劳寿命及其概率统计分布,利用参数假设检验法确定X60钢管道试件的疲劳寿命分布特征,由此外推出不同存活率下的疲劳对数寿命与等效循环应力之间的线性关系式。通过引入'疲劳极限复合修正系数'和'等价非对称循环度系数'对X60钢试件的P-S-N曲线进行修正,得出X60钢海底管道悬空段的疲劳寿命预测公式。结合试验结果分析表明:X60钢海底管道试件的疲劳寿命服从对数正态分布;疲劳对数寿命与等效循环应力之间近似为线性关系;海底管道疲劳寿命预测公式计算结果与试验数据吻合良好。

关键词： X60钢海底管道焊接接头疲劳寿命 P-S-N曲线

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煤层气水力压裂缝内变密度支撑剂运移规律

煤炭学报 2014年第12期39卷 2459-2465页

作者：杨尚谕杨秀娟闫相祯许建国樊恒中国石油大学(华东)油气CAE技术研究中心山东青岛266580 吉林油田公司采油工艺研究院吉林松原138000

针对煤层气水力压裂有效支撑缝长过短且缝内铺砂浓度分布不均匀的问题,研究变密度支撑剂颗粒在裂缝内的运移规律。采用Pseudo Fluid模型考虑了裂缝内支撑剂颗粒之间的相互影响,借助Visual Studio 2012设计平台编制相应计算软件,并通过... 详细信息

针对煤层气水力压裂有效支撑缝长过短且缝内铺砂浓度分布不均匀的问题,研究变密度支撑剂颗粒在裂缝内的运移规律。采用Pseudo Fluid模型考虑了裂缝内支撑剂颗粒之间的相互影响,借助Visual Studio 2012设计平台编制相应计算软件,并通过与现场监测值进行对比,校核了软件计算的准确性。讨论了压裂液黏度、裂缝壁面、排量和支撑剂密度等参数对缝内铺砂浓度和有效支撑缝长影响规律,分析了超低密度支撑剂在不同围压和温度工况下的破碎率。结果表明:坚果壳支撑剂在围压为69 MPa、环境温度为90℃工况下破碎率<2%,满足现场需求;随着压裂液黏度、施工排量增加,裂缝支撑长度增加,缝内铺砂更加均匀;支撑剂颗粒直径增加使得裂缝支撑长度降低;采用变密度支撑剂较单一陶粒砂有效支撑半缝长增加了19.5 m,且铺砂效果更均匀。

关键词：煤层气井变密度支撑剂分段压裂支撑剂运移

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基于可靠性方法的储层钻井坍塌压力分析

石油学报 2012年第3期33卷 477-482页

作者：张立松闫相祯田中兰杨恒林杨秀娟中国石油大学储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油集团钻井工程技术研究院北京100097

结合可靠性方法及Hoek-Brown准则,推导出了煤层钻井坍塌压力的可靠度计算公式,选取了控制煤层井壁坍塌的随机变量,并采用室内实验方法确定随机变量的Weibull分布类型。以沁水盆地ZP-01井为例,分析了坍塌压力可靠度结果与Hoek-Brown准则... 详细信息

结合可靠性方法及Hoek-Brown准则,推导出了煤层钻井坍塌压力的可靠度计算公式,选取了控制煤层井壁坍塌的随机变量,并采用室内实验方法确定随机变量的Weibull分布类型。以沁水盆地ZP-01井为例,分析了坍塌压力可靠度结果与Hoek-Brown准则定值法结果和Mohr-Coulomb准则定值法结果的差别,讨论了坍塌压力可靠度结果与随机变量个数及变异系数的关系。结果表明,ZP-01井坍塌压力的可靠度结果分别较Hoek-Brown准则定值法结果和Mohr-Coulomb准则定值法结果提高2.77%和4.82%;可靠度结果与随机变量变异系数呈非线性正相关关系;随机变量个数减少,可靠度预测结果略有减小。定值法相对偏小的坍塌压力预测结果使得ZP-01井551.45～552 m煤层段发生井壁坍塌,而可靠度预测结果大于定值法,这表明可靠度方法可以进一步提高煤层坍塌压力的预测精度。

关键词：坍塌压力可靠性方法 Hoek-Brown准则 Weibull分布定值法

基于Lagrange显式算法的井壁侧钻过程动态破碎规律

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煤炭学报 2015年第7期40卷 1491-1497页

作者：杨勇邵兵王风锐闫相祯倪元勇崔树清杨益涵中国石油华北油田公司河北任丘062550 中国石油大学(华东)油气CAE技术研究中心山东青岛266580 中国石油海洋工程有限公司工程设计院北京100028

在煤层气多分支水平井裸眼悬空侧钻过程中,理解并掌握井眼连接段在地应力及钻具作用下的破碎及稳定机理对指导钻井过程尤为重要。结合Z1井岩芯样品的三轴抗压实验数据,运用Lagrange显式算法建立钻头-井壁-钻井液相互作用的瞬态显式有限... 详细信息

在煤层气多分支水平井裸眼悬空侧钻过程中,理解并掌握井眼连接段在地应力及钻具作用下的破碎及稳定机理对指导钻井过程尤为重要。结合Z1井岩芯样品的三轴抗压实验数据,运用Lagrange显式算法建立钻头-井壁-钻井液相互作用的瞬态显式有限元模型。采用DruckerPrager准则对裸眼悬空侧钻过程进行动态仿真模拟,研究钻头旋转冲击破岩过程中非线性动力作用及螺杆钻具接触对分支井眼形成过程的影响。将侧钻破岩至井眼形成阶段定义为"刻蚀过程",并细分为初、中、末3个阶段。通过大规模并行仿真计算,得到3个刻蚀阶段的井壁岩石的应力波动、破碎状态及刻蚀成井的钻压控制条件等参数;研究了"刻蚀过程"中井壁在地应力、钻具、钻井液等多种因素影响下的破碎规律,揭示了侧钻形成分支井眼过程中井壁的破碎机理。

关键词：煤层气多分支水平井悬空侧钻刻蚀过程岩石破碎 Lagrange显式算法

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基于突变理论的水封储油洞室稳定性分析

地下空间与工程学报 2016年第6期12卷 1570-1576,1585页

作者：于本福闫相祯杨秀娟临沂大学土木工程与建筑学院山东临沂276000 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛255666

据洞室围岩破坏的非线性特点,考虑到储油洞室失稳破坏问题是一种突变问题,运用Hoek-Brown强度折减法及突变理论,得到了洞室围岩强度折减系数与突变特征值的关系,然后根据突变特征值给出了水封储油洞室围岩的稳定性安全系数,最终建立了基... 详细信息

据洞室围岩破坏的非线性特点,考虑到储油洞室失稳破坏问题是一种突变问题,运用Hoek-Brown强度折减法及突变理论,得到了洞室围岩强度折减系数与突变特征值的关系,然后根据突变特征值给出了水封储油洞室围岩的稳定性安全系数,最终建立了基于HoekBrown强度折减法的水封储油洞室稳定性分析的突变模型,克服了Mohr-Coulomb强度折减法不能描述岩体非线性破坏特征,以及单纯使用强度折减法计算中不能精确量化失稳判别准则的缺点,提高了洞室安全系数模拟计算精度。将本文所建立模型的结果与已有模型的计算结果进行了对比,并利用上述模型分析了洞室埋深、孔隙水压力、洞室间距和蠕变时间等因素对水封储油洞室稳定性的影响。计算结果表明:基于Hoek-Brown强度折减法建立的突变模型具有很好的实用性,可以满足实际工程计算精度要求;水封储油洞室的安全系数随着洞室埋深、孔隙压力、蠕变时间增加而降低,随着内洞室间距的增加而增加。

关键词：储油洞室 Hoek-Brown强度折减法突变理论稳定性安全系数