【摘 要】
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多年来连续管主要被用于冲砂、洗井及修井作业,随着高性能、大直径连续管的开发成功,近年来已推广应用到钻井、压裂、测井等油气工程作业中。然而,作为连续管作业装备核心组
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多年来连续管主要被用于冲砂、洗井及修井作业,随着高性能、大直径连续管的开发成功,近年来已推广应用到钻井、压裂、测井等油气工程作业中。然而,作为连续管作业装备核心组成之一的连续管本身,在使用过程中产生了大量的失效问题,直接影响了连续管的作业安全和效率,因而使得连续管的力学行为及疲劳性能成为业界关注的焦点之一。 本文在分析对比了国外几种连续管疲劳试验装置设计方案的基础上,确定了要研制的疲劳试验装备的功能;技术参数、测试能力等,并通过严格的设计与校核,研制出一套具有自主知识产权的连续管实物疲劳试验装置。该装置由机械系统、液压系统、增压系统、电气控制系统、测量和数据采集、软件系统等六部分组成,可以对直径小于5英寸的连续管进行全尺寸实物疲劳试验。与国外同类试验装置相比,该试验装置自动化程度较高,相关参数的测量和控制精度较高,易于操作,控制方便。 为了掌握连续管每次下井时的损伤情况,确保下井连续管没有超限缺陷,研制开发了一套连续管在役无损检测系统。该装置由连续管在役无损检测探头、计算机信号处理系统、报警标示打印报告系统、检测探头定位辅助机构等组成,可以在连续管使用过程中实时检测壁厚、外径等几何参数,发现壁厚缺失、机械损伤、腐蚀等缺陷,以确保连续管的作业安全和效率,也为深入探求连续管的早期失效控制因素提供基础数据。 在不同内压条件下,对直径为1-1/2英寸的连续管进行实物疲劳寿命试验,获得了一系列试验数据,通过试验数据分析,阐明了连续管循环次数(或疲劳寿命)与内压、涨径、椭圆度、壁厚等参数之间的关系,分析了连续管裂纹的位置等。 在综合分析国内外疲劳寿命预测技术现状的基础上,根据Coffin-Mansion理论,建立了连续管低周疲劳寿命预测模型,并对工作环境、可靠性水平、壁厚、内压、卷轴半径、导向器半径、应力集中、最终强度校正因子等影响因素进行了详细分析。开发出连续管力学分析与疲劳寿命预测软件系统,可用来定量分析与指导连续管作业的安全设计与控制等。
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