测井仪外壳体强度蒙特卡罗模拟分析

2017-05-08林坤马朝选董强黄亚彭晓光

测井技术 2017年1期

关键词：结构分析设计

林坤,马朝选,董强,黄亚,彭晓光

(中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北邯郸 056027)

0 引言

石油测井仪器的工作环境极其恶劣。随着测井深度的增加,温度不断升高,压力也不断加大。在井下深度至7 000 m时,温度会达到175 ℃,压力也会达到140 MPa,仪器外壳体承受的压力不断增大。

随着钻井的井眼直径越来越小,测井仪器的外径越来越小,在满足外部压力的条件下,外壳体的壁厚越小,内径就越大,外壳体内部就有较大的空间布置电路和探测器。

在文献[1]和[2]中,应用传统的设计方法以及力学的第三和第四强度理论进行测井仪外壳的强度设计与校核,为计算测井仪外壳体壁厚及强度校核提供了理论依据,但安全系数的选择如果不合适的话,都会造成对仪器外壳强度的影响。同时,在测井仪外壳设计好后,生产加工好后进行压力试验,如果不满足要求,再重新设计,这样测井仪外壳的设计生产周期大大延长,导致时间和成本上升。

本文应用有限元分析ANSYS软件的结构分析模块与可靠性分析模块PDS(Probability Design System)相结合,采用Monte-Carlo蒙特卡罗法,以四探头高精度自然伽马测井仪壳体壁厚、压力载荷及材料的弹性模量等作为随机输入变量,对外壳体的蒙特卡罗模拟并进行分析,得出不确定设计因素与目标变量的灵敏度关系,影响强度的主要影响因素和壳体的可靠度,为结构可靠性优化设计提供有用数据,减少试验时间,提高设计效率。