机械振动对激光填丝焊接接头组织和疲劳性能影响

针对激光填丝焊接过程中存在气孔、飞溅、夹渣和疲劳性能差等缺点，课题组提出了基于机械振动技术的激光填丝焊接方法。课题组采用机械振动与激光填丝焊接相耦合的方法研究了机械振动对焊缝形貌、组织、力学性能和断裂机理的影响。结果表明：机械振动可以改善316不锈钢焊接接头，减少焊缝中的柱状晶，增加树枝晶和等轴晶，提高了焊缝硬度；3种振动频率下焊接接头的残余应力均较高，与振动频率0和524 Hz相比，1 055 Hz振动频率的焊缝残余应力更低；疲劳断口均呈解理断裂，但是与524 Hz振动频率相比，1 055 Hz振动频率具有更低的裂纹扩展率，更好的疲劳性能。     

裂纹方向压应力对混凝土断裂过程区尺度的影响

针对平行于裂纹方向作用有压应力的无限大板I型中心裂纹问题，基于Muskhelishvil应力函数得出的裂纹尖端最大拉应力和最大压应力确定了修正的莫尔强度理论的适用条件；推导了裂纹尖端微裂区临界值的解析表达式；采用幂函数模型描述的拉应变软化模型，确定了断裂过程区临界值。结果表明应用修正的莫尔强度理论评估混凝土I型裂纹尖端微裂区和断裂过程区尺度是合理的；微裂区和断裂过程区尺度随平行于裂纹方向压应力作用的增加而增加。     

含凹陷海底管道安全评价与屈曲机理研究现状

凹陷是海底管道受到外部挤压或碰撞而产生的几何缺陷,是造成海底管道失效的主要原因之一。为了提供一定 的海底管道设计、制造、安装及运行监测的参考依据,文中从安全评价方法与屈曲机理两方面总结了近年来国内外的研 究进展,阐述了基于深度和应变模型的纯凹陷和含其它缺陷凹陷的评估方法,介绍了含凹陷海底管道在纯外压、纯弯矩 和内压+弯矩载荷作用下的屈曲机理研究现状。在此基础上,提出目前研究还不够全面,并指出可以考虑基于应变、应 力的双重准则和其他缺陷的具体影响,以及国内安全性评价准则建立的必要性;同时提出多种载荷作用下的屈曲机理研 究是今后发展的趋势。     

以应变为基础的管道设计准则及其控制因素

多数现行的管道设计方法都是以应力为基础的，但它不能完全有效地解决管道强度设计的所有问题，特别是对于地面变形等位移载荷控制下的情形。从国内外管道设计标准和最新的研究进展出发，对处于极限状态的椭圆化、拉伸和压应变极限的现行基于应变的标准进行了对比，分析了管道应变极限的多种控制因素，明确了多种影响因素对于管道应变极限的控制。面对国际上对管道强度在特定载荷作用下基于应变的设计趋势和我国西气东输及其二线工程的大规模建设，提出了我国进行相关研究的必要性与迫切性。     

基于有限体积应变能密度法的钎焊接头疲劳寿命研究

为了评估钎焊接头的疲劳寿命，课题组构建了不锈钢钎焊接头的疲劳寿命模型。首先通过拉伸实验和低周疲劳实验获得不锈钢钎焊接头的基本性能和疲劳数据，再运用基于缺口应力强度因子（notch stress intensity factor，NSIF）的有限体积应变能密度法，结合有限元和理论计算结果，并综合考虑钎焊后的残余应力来评估钎焊接头的疲劳寿命。有限元计算结果表明NSIF能够准确描述焊缝附近的残余应力，并且应变能密度对网格精度敏感性较低。最后将疲劳实验结果与计算得到的应变能密度相结合，搭建出总应变能密度和疲劳寿命关系模型，为不锈钢钎焊接头寿命评估提供了一种简单高效的方法。     

压力容器焊缝返修中的断裂力学分析

用断裂力学理论,对焊缝返修部位的熔合区和热影响区的影响进行分析.分析两区的金属组织变化,晶体结构的改变,冷热变形、各种裂纹的萌生和扩展对其母材的断裂韧度K_(1c),弹性能释放率G_(1c),应力强度因子,裂纹驱动力G的关系.     

横向振动对钢板梁桥联结杆件疲劳应力的影响

列车过桥引起上承式钢板梁桥的横向振动，使上平纵联出现疲劳断裂。分析了杆件疲劳裂纹的形成，应用钢桥疲劳设计理论对其疲劳强度进行检算，确定了疲劳断裂的根本原因。     

钢轨材质参数对疲劳裂纹萌生寿命影响的敏感性分析

以临界平面法疲劳裂纹萌生寿命预测方法为系统数学模型,采用单参数敏感性分析方法,分析了钢轨材质参数(弹性模量、泊松比、屈服强度和抗拉强度)对疲劳裂纹萌生寿命的影响,计算了各参数的敏感度因子.计算结果表明:疲劳裂纹萌生寿命对弹性模量和屈服强度最敏感,而对泊松比不敏感.这一计算结果与试验统计结果相吻合.通过敏感性分析,认为在确定钢轨材质参数取值时要对弹性模量、屈服强度和抗拉强度的准确性高度重视;提高材料的抗疲劳性能应从提高材料的屈服强度入手,建议规范中增加对钢轨材质屈服强度的要求.     

应用油藏规模序列法预测东营凹陷剩余资源量

随着油气勘探程度的不断提高，未发现的剩余油气资源越来越少。如何准确预测高勘探程度即成熟探区的剩余油气资源，成为石油投资者和油气资源评价工作者关注的焦点。详细探讨了油藏规模序列法预测油气资源的原理、方法、操作流程及存在的问题，并运用该方法对东营凹陷剩余可探明储量以油气成藏体系为评价单元进行了预测。研究表明，东营凹陷剩余可探明储量约为17.03×10⁸t，仍具有较高的勘探潜力，并且主要集中在东营中央背斜带和东营凹陷北坡两个油气成藏体系内。实践证明，由于油藏规模序列法合理回避了油气成因机理问题，减少了资源评价工作中人为因素的影响，使资源评价结果更为客观。     

有机玻璃表面裂纹疲劳扩展仿真研究

针对有机玻璃构件在服役过程中常因交变载荷而导致表面裂纹的产生和疲劳扩展,进而引起断裂的行为,课题组通过仿真研究来预测有机玻璃的表面裂纹疲劳扩展寿命。采用7点递增多项式法拟合疲劳裂纹扩展速率得到材料参数;基于裂纹尖端应力场分析软件,将穿透直裂纹测定的材料参数准确应用到表面裂纹的寿命预测上;采用表面裂纹疲劳扩展试验用于验证仿真结果。研究结果表明利用该方法预测的表面裂纹扩展寿命、裂纹扩展形貌与试验吻合较好。该项研究为有机玻璃结构的损伤容限设计提供了一定的参考。     

长输管线风险评价随机方法研究

针对目前长输管线的风险评价主要采用基于专家意见的多因素评估方法，由于评价者主观判断上的差异，对不确定因素和随机事件进行因素识别和风险评价，往往产生不同的结果，可信度较差。现场统计分析认为，许多安全事故都是由于不确定随机因素和结构构件失效引起。采用随机方法，将工艺、环境温度、风荷载、随机荷载等因素作为随机变量，按照随机过程，对其进行正态化处理后抽样，再根据可靠度理论，确定出不同随机事件对该结构失效概率的影响。仿真分析结果表明，该方法能够有效提高风险评价结果的精度和准确性。     

川东地区气田水回注系统风险评价方法

气田水回注系统包括地面处理站、输水管线、回注井筒、回注地层4 大子系统，各子系统的任一环节出现问 题，整个注水系统都可能瘫痪甚至发生较大的环境污染，但目前气田水回注系统尚缺乏可靠、完善的风险评价方法。 在对4 个子系统的失效因素统计分析基础上，利用各失效因素的统计频率确定了各级各项指标的权重，并借鉴肯特风 险评价模型，从失效因素和失效后果两个方面建立了适用于气田水回注系统以及各子系统的风险评价方法与指标体 系，提供了相应的安全等级划分标准。该评价方法既包含对系统可靠性的直接评价，也包括对泄漏后果的评价；既可 用于各子系统的评价，也可将对各子系统的评价加权后用于整个回注系统。对川东气田实际回注系统的评价表明，评 价结果与现场宏观认识一致，验证了评价方法的可行性。     

智能钻杆导电环结构有限元分析

导电环是智能钻杆导电性能及可靠性的关键。介绍了加工的智能钻杆导电环结构，结构中的内导电环和外导电环分别位于钻杆母接头和公接头的螺纹内径端部，它们之间的柱面接触实现了钻杆接头处的电力及信号导通。对室内钻杆上卸扣试验中导电环的变形过程进行了受力分析，得出轴向力F 是导致导电环变形的主要原因。采用有限元分析方法分别对内外导电环的接触过程和单个导电环受轴向力F 时的变形状态进行了数值模拟。模拟结果分析表明，将内外导电环过盈配合时的过盈量控制在0.024 mm 以下，结合面锥度控制在1：5 以上时，导电环在钻杆上卸扣过程中不会产生塑性变形，具有较高的可靠性。     

尤拉屯高产气井完井管柱振动损伤研究

针对尤拉屯气田典型管柱在生产过程中高速气流诱发的振动问题，展开了管柱振动损伤研究，研究中采用了 大型有限元分析软件ANSYS 建立高产气井带封隔器油管柱振动的有限元模型。利用该模型对管柱进行了振动分析， 分析结果表明：离封隔器越远振动位移、速度和加速度的幅值越大。详细地研究了全井段油管柱的轴向应力变化、屈 曲损伤和中和点变化，同时分析了不同位置和不同产量下，屈曲管柱与套管柱的接触压力随时间的变化关系，为管柱 摩擦磨损损伤机理的深入研究提供了定量的数据。最后对管柱进行了疲劳寿命预测，为管柱振动损伤预防措施的提 出提供了理论基础。     

石油天然气管道安全保护带递延“法相”要论——以《石油天然气管道保护法》修订为背景

石油天然气管道安全保护带制度是《石油天然气管道法》的核心部分，但理论界和实务界对该管道安全保护带的主要性质、划定依据、权利结构等的认识并不统一。石油天然气管道安全保护带是以“不得危害和危及管道安全”为原则，以管道本体为中心，按照对管道安全构成危险的危险源性质和距离管道中心线宽度不等的危险等级划分的连续禁限作业地带，包括管道安全核心保护带、管道安全重点保护带、管道安全高危风险控制带。在石油天然气管道的禁限作业等级地带，因危险源的性质、等级不同而成立不同的法律关系，共同构成石油天然气管道安全核心保护带、管道安全重点保护带法律制度。     

塔河油田碳酸盐岩真假储层测井识别方法研究

塔河油田12 区奥陶系缝洞型碳酸盐岩储层，储集空间结构复杂多变，孔、洞、缝发育，具有很强的非均质性。在塔河地区奥陶系发育许多测井响应特征与真储层相似，试油却为干层的假储层。如果不对这些假储层加以分析剔除，就很难准确地进行储层识别，从而造成测井解释错误，并给后续的试油和生产造成直接经济损失。因此，如何应用测井资料鉴别真假储层成为塔河地区储层测井评价的关键。通过研究总结了塔河12 区真假储层的测井响应特征，并利用常规测井、成像测井和岩芯资料等建立了该区常见真假储层识别模式，减少漏划错划储层现象，提高储层测井评价的精度。     

气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题，不可能得到比较完美的解析解，如果采用室内试验或者现场试验研究，其成本又会很高且很难实现。因此，在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上，以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据，采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型，并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型，对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果，得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异。为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法，对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义。     

压前测试评价在异常高压致密气藏应用研究

压裂测试技术的选择及其分析对压裂设计原则和规模大小的确定至关重要，开展气藏压前测试评价技术可以达到认识储层应力特征、滤失特征和裂缝延展特征的目的，验证裂缝垂向延伸高度与软件模型的一致性。以沙特阿拉伯鲁卜哈里盆地X2S井为例，针对储层物性认识不清的问题开展了注入/压降测试，求取储层有效渗透率；针对交叉偶极声波测井数据解释储层地应力剖面表现出缝高难控制的特征，开展了小型压裂测试及井温测井，计算储层应力剖面和缝长、缝高延展特征；针对侧钻斜井的问题开展了阶梯测试，求取了孔眼摩阻和近井筒摩阻。系统的压前测试评价技术可获取探井致密气藏改造的重要井层资料，对指导主压裂安全施工具有重要作用，为国内异常高温高压致密砂岩气藏压裂提供了借鉴。     

复合吸水颗粒深部液流转向剂注入性研究

由于吸水网络与控制网络的互穿结构，复合吸水材料颗粒具有吸水膨胀速度可控、吸水后强度高的特点。通过填砂管模型、变径管模型研究了复合吸水颗粒深部液流转向剂的注入特性、吸水后在孔喉中的运移情况。实验结果表明：在粒径小于孔喉尺寸的前提下，未吸水膨胀前颗粒可以顺利注入；吸水后即使颗粒直径大于孔喉直径也可以通过拉伸变形顺利通过，通过后立即恢复原状。注入过程中填砂管渗透率降低，颗粒膨胀后渗透率进一步降低，颗粒膨胀后在驱替压力足够大的情况下依然可以在填砂管微孔中运移。     

气体钻井中钻柱力学性能及冲蚀实验研究

由于在破岩过程中受到冲击，气体钻井中的钻柱产生了交变应力，而钻柱旋转加剧了交变应力的变化，同时气体携带岩屑对钻柱产生冲蚀，加速了钻柱的失效。钻柱主要失效形式为疲劳断裂，这跟钻柱所受应力大小及变化密不可分，因此，开展气体钻井过程中钻柱力学性能和冲蚀研究，掌握钻柱应力变化规律及岩屑对钻柱的冲蚀规律，是减小和防止钻柱失效的基础工作，对增加气体钻井过程中的安全性和降低钻井成本有十分重要的意义。通过使用一种已开发出的可同时模拟气体钻井钻具振动和冲蚀的装置，进行了不同钻具组合情况下，气体钻井钻柱同时受振动和冲蚀实验。实验结果表明，气体钻井过程中，配置扶正器将使钻柱所受交变应力值变化范围降低40% 以上，扶正器和减振器的配合使用将使交变应力值变化范围下降50%，因此，扶正器和减振器的配合使用，将大幅降低钻柱所受交变应力，并延长交变应力作用周期，从而降低钻柱失效的概率。