连续油管剪切闸板防喷器效果评估与结构优化

摘要

剪切闸板防喷器的主要作用是在发生安全事故时及时地对井内管柱执行剪断和密封任务，而连续油管因其成本低、效率高等优点在钻井、完井、油气开发等作业中得到越来越广泛的应用。因此，为保证油气田的开采工作能够安全、有效地进行，本文通过理论、仿真和实验相结合的方法，研究连续油管剪切闸板防喷器的剪切性能，并分析其影响因素，提高剪切效率与剪切效果。　　分析连续油管剪切变形机理和材料力学行为，叙述和比较常用的材料模型，确定出连续油管的弹塑性本构模型与损伤起始准则，接着分析金属材料的损伤演化过程。在有限元软件中导入所选模型并输入参数，再结合连续油管剪切过程的实际工况，开展剪切过程的有限元仿真模拟研究，然后分析连续油管和剪切闸板的应力变化情况，并阐述剪切过程中的连续油管断裂截面变化以及剪切闸板剪切力变化情况。　　连续油管断口几何形状是反映剪切过程和剪切效果的重要指标，在连续油管变形过程分析后，以金属塑性变形理论为基础，结合剪切闸板结构特性，假定连续油管剪切变形过程为八塑性铰结构，以此建立连续油管断口几何形状模态解，然后进行实例计算。设计防喷器剪切实验，并将模态结果、有限元仿真结果与实验所得结果对比，模态解与仿真结果和实验结果的差值均在误差要求之内。　　运用有限元方法分析剪切过程中的关键影响因素，如剪切闸板结构参数：剪切刀厚度、V形角、倒角，连续油管重要参数：壁厚、外径。在剪切闸板基本结构不变，连续油管受力位置基本不变的条件下，对影响剪切过程的因素做出优化与改进，进一步提高剪切闸板的剪切效率，减少连续油管和剪切闸板的应力峰值，为连续油管剪切闸板防喷器的设计提供参考依据。

目录

声明

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景及意义（Research background and significance）

1.2 防喷器研究现状（Blowout preventer research status）

1.3 连续油管剪切闸板防喷器介绍（Brief description of coiled tubing shear ram blowout preventer）

1.4 本文研究目的与主要内容（Research purpose and main content）

2 连续油管材料分析与模型选择

2.1 引言（Foreword）

2.2 连续油管材料性能分析（Material performance analysis of coiled tubing）

2.3 连续油管材料模型选择（Material model selection of coiled tubing）

2.4 本章小结（Chapter summary）

3 连续油管闸板防喷器剪切过程仿真

3.1 引言（Foreword）

3.2 建立有限元模型（Finite element model building）

3.3 仿真结果分析（Analyzing simulation results）

3.4 本章小结（Chapter summary）

4 连续油管断口几何形状研究

4.1 引言（Foreword）

4.2 连续油管变形模态解（Analytical solution for coiled tubing deformation）

4.3 连续油管闸板防喷器剪切实验（Shear test of coiled tubing ram blowout preventer）

4.4 结果分析（Results analysis）

4.5 本章小结（Chapter summary）

5 剪切过程影响因素分析

5.1 剪切闸板结构参数分析（Structural parameters analysis of shear ram）

5.2 连续油管参数分析（Parameters analysis of coiled tubing）

5.3 本章小结（Chapter summary）

6 结论与展望

6.1 主要结论（Conclusions）

6.2 工作展望（Prospects）

参考文献

作者简历

致谢

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