陈锋
- 作品数：33 被引量：163H指数：7
- 供职机构：上海大学机电工程与自动化学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金上海市教育委员会重点学科基金上海市教育委员会创新基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程自动化与计算机技术矿业工程理学更多>>
- 油井管螺纹接头力学特性的研究进展被引量：4
- 2020年
- 随着油藏埋深增加,石油钻采条件日益苛刻,油井管柱受到的载荷工况(包括拉伸、压缩、弯曲、内压、外压以及温度等)愈来愈复杂,油井管(包括钻杆、油管、套管等)螺纹接头失效已成为各油田遇到的主要问题之一.开发连接强度和密封性能更优越的螺纹接头已备受重视.作为特殊螺纹接头开发的瓶颈问题之一,螺纹接头力学性能分析方法亟待攻关.在介绍油井管螺纹接头发展进程的基础上,从解析法、试验法和数值模拟方法3个方面阐述了油井管螺纹接头力学性能的研究进展,并对与之相关的试验方法、设备以及数值模拟方法进行了描述,明确了当前研究存在的不足,提出了油井管螺纹接头力学性能的研究新方向.
- 狄勤丰王楠陈锋王文昌牛新明张金成
- 关键词：螺纹接头力学性能解析法数值模拟
- 应力释放槽对钻杆接头力学性能的影响被引量：5
- 2010年
- 钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使von Mises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。
- 袁鹏斌陈锋王秀梅
- 关键词：钻杆接头应力分析有限元法
- 超深井上部大尺寸井眼稳定器接头母扣失效机制
- 2021年
- 顺北区块超深井Ø444.5 mm大尺寸井眼井段长达5000 m,不但需要面对提速、控斜难题,而且存在稳定器母扣频繁失效问题。为此,从钟摆钻具组合(BHA)动力学分析着手,探讨了大尺寸井段稳定器母扣失效机制。基于钻柱动力学有限元方程,研究了大尺寸井眼中BHA稳定器处的复杂动力学特征,确定了稳定器母扣附近的动态弯矩和涡动特征;建立了稳定器母扣端螺纹接头三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了复杂载荷作用下稳定器母扣端螺纹接头的应力分布特征;以顺北XX井稳定器母扣断裂失效为例,分析了BHA稳定器母扣端变截面位置附近的动态应力。结果表明,稳定器母扣端轴向振动和扭转振动水平较低,但出现了较强的高频涡动,较大的变截面特征造成稳定器母扣端附近出现很大的高频附加动态弯矩(0~453.0 kN·m)。这一动态弯矩作用产生的母扣螺纹牙应力最高达799.1 MPa,虽然小于与其啮合的钻铤公扣螺纹牙应力(973.1 MPa),但其变化幅度很大(465.0 MPa),而且变化频率很高。这种高频动态变化应力是促使母扣端螺纹接头发生失效的关键原因之一。建议在设计大尺寸井眼BHA时一方面要控制钻柱涡动,另一方面要尽可能减少稳定器附近的动态弯曲效应。
- 李少安王居贺秦垦王文昌陈锋狄勤丰
- 关键词：超深井大尺寸井眼变截面动力学特征
- CAE仿真技术在新型钻杆开发中的应用
- 随着CAE仿真技术的发展,各种数值仿真方法在产品开发设计中得到了大量的应用。本文应用计算流体动力学(CFD)和有限元分析(FEA)技术,设计开发了一种可以高效清除岩屑床并具有高抗扭特性的新型钻杆。CFD计算表明,末端采用...
- 陈锋狄勤丰王文昌王明杰沈子俊袁鹏斌周勇其
- 关键词：计算流体动力学三维有限元分析岩屑床螺纹接头
- 文献传递
- 超深井钻柱粘滑振动特征的测量与分析被引量：24
- 2017年
- 粘滑振动是引起钻具失效、影响钻井时效的复杂振动形式,国内外学者对其产生机理进行了大量研究,但至今没有定论。采用ESM钻柱振动测量工具测量了某超深井井下钻柱的三轴加速度,通过分析三轴加速度的特征,研究了井下钻柱的粘滑振动特征。结果表明:实测井段发生了大量的粘滑振动,粘滑振动频率约为0.11Hz,粘滑振动周期约为9.0s,粘滞时长达4.0s,滑脱阶段井下钻柱转速最大达330.0r/min,约为地面转速的2.75倍;粘滑振动与地面测量扭矩波动具有很好的对应关系,说明可以通过地面测量扭矩特征初步判断井下钻柱是否产生粘滑振动。频域分析结果表明,当发生滑脱运动时,径向加速度的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值最大,同时还包含横向共振频率和与井壁接触产生的外激励频率等,但轴向振动的频谱中粘滑振动频率对应的能量幅值较小,表明钻柱粘滑振动过程中扭转振动最为突出,并存在强烈的横向振动和较弱的轴向振动。研究结果对描述粘滑振动的特征、判断超深井钻井过程是否发生粘滑振动和及时采取消除粘滑振动技术措施具有指导作用。
- 滕学清狄勤丰李宁陈锋周波王敏
- 关键词：超深井钻柱加速度扭矩
- 气体钻井钻柱动态应力特征被引量：6
- 2014年
- 气体钻井的循环介质为气体,黏滞效应远小于泥浆,因此气体钻井钻柱的失效情况比较严重。针对具有超细长比特征的全井钻柱,加入钻柱与井壁的碰撞模型,运用有限元节点迭代法,通过对碰撞冲击应力条件下气体钻井与泥浆钻井的动力学特性分析对比,探讨了气体钻井钻具的失效机理。分析表明,气体钻井的涡动频率和涡动速度明显高于泥浆钻井,气体钻井时钻柱与井壁的碰撞更为频繁且冲击应力比泥浆钻井更大,成为导致其钻柱失效的主要因素之一。
- 王明杰狄勤丰王文昌陈锋沈子俊
- 关键词：气体钻井动态应力钻柱失效涡动
- 气体钻井套管遇阻通过的瞬态附加载荷分析
- 在连续体振动分析的基础上,通过研究比较考虑管柱自重和不考虑自重情况下,首先建立了无阻尼管柱动力学模型.最后通过实例计算,并与CAE计算结果进行对比,证明理论模型和解答的正确性.
- 王文昌陈锋张鹤王明杰覃光煦白楠狄勤丰
- 复杂载荷作用下海洋非黏结柔性管道三维受力特征分析
- 2017年
- 针对海洋柔性管道结构特征复杂、受力分析困难、复杂载荷作用下力学机理不明确的问题,考虑各功能层层内和层间的摩擦接触行为,建立某海洋非黏结柔性管道三维非线性有限元模型,分析其在内压、外压、轴向力和扭矩作用下的受力特征。研究结果表明:海洋非黏结柔性管道在外载荷作用下容易产生波节性变形特征;外压主要由外侧抗压铠装层承担,内压主要由内侧抗压铠装层承担,轴向力主要由抗拉铠装层承担,扭矩主要由与其旋向相反的抗拉铠装层承担。参考该分析结果,可有针对性地对某特定功能层进行优化设计以提高海洋非黏结柔性管道的预期力学性能。
- 狄勤丰陈薇张鹤陈锋王文昌周永其
- 关键词：复杂载荷
- 复杂载荷下油井管接头数值仿真平台的研发与应用被引量：2
- 2017年
- 日益复杂的油气井钻采条件使得油井管柱面临越来越苛刻的载荷工况,油井管接头作为整个管柱的薄弱环节,其失效问题非常突出。实物实验费用昂贵、实验周期长,且复杂载荷工况难以施加,无法满足实际要求。该文基于油井管接头三维全尺寸弹塑性有限元分析,构建了复杂载荷下油井管接头数值仿真平台,是实物实验的一个有力补充。该仿真平台所得极限工作扭矩与API标准提供数据基本吻合(零轴向力条件下),同时具有分析复杂工况条件下油井管接头三维力学特性的能力。通过该仿真平台,能很好地描述复杂载荷作用下油井管接头的受力特征,快速、全面地评估复杂载荷作用下油井管接头的连接强度和密封性能,明确油井管接头的极限载荷工况。
- 狄勤丰宋海涛陈锋王文昌张鹤靳泽中
- 关键词：复杂载荷有限元方法仿真平台
- 带旋转导向工具的底部钻具组合横向振动特性研究被引量：2
- 2021年
- 为了提高旋转导向工具的井眼轨迹控制效果及作业安全性,研究了带静态推靠式旋转导向工具底部钻具组合(RSBHA)的横向振动特征。静态推靠式旋转导向工具通过控制3个导向翼肋的驱动压力实现井眼轨迹控制,可以将其等效为偏心距和偏心方位角已知的偏心稳定器;建立RSBHA的三维小挠度静力学模型,基于加权余量法确定RSBHA在钻压作用和井壁约束下的空间构形,获得上切点的位置;以上切点到钻头的距离作为横向振动的有效长度建立有限元模型,利用振型叠加法求解RSBHA的横向振动响应,分析工作参数和结构参数对其横向振动的影响。算例结果发现:转速约为138 r/min时,RSBHA的动态位移在距钻头8.20,18.10,24.60和31.60 m处较大;钻压对RSBHA最大弯曲应力的影响较小;偏心距和偏心方位角对RSBHA横向振动特性的影响较大,对于某些特定的偏心距和偏心方位角,RSBHA最大弯曲应力会明显增加。研究结果表明,结构参数和工作参数对RSBHA的横向振动影响较大,应对其进行优化设计,以确保旋转导向工具的应用效果和钻井作业安全。
- 狄勤丰芮子翔周星冯大军王文昌陈锋
- 关键词：旋转导向工具底部钻具组合模态分析参数优化
