【摘要】：連續(xù)管技術經(jīng)過30多年的發(fā)展,已經(jīng)具有陸地與海上清蠟、酸化、壓井、沖砂洗井,鉆井、測井完井、作為生產(chǎn)油管等20多種用途。相對于常規(guī)連續(xù)管作業(yè)技術而言,連續(xù)管作業(yè)技術具有作業(yè)效率高、節(jié)省人力、作業(yè)安全性高等優(yōu)點。但連續(xù)管作業(yè)也存在工作壽命低,循環(huán)利用次數(shù)少等問題。尤其是連續(xù)管的疲勞壽命成為限制連續(xù)管作業(yè)的關鍵性問題。這是由于連續(xù)管在生產(chǎn)應用的過程中,焊縫和缺陷部位會產(chǎn)生應力集中,裂紋會不可避免的出現(xiàn),一旦裂紋擴展導致結構斷裂,就會發(fā)生低周疲勞斷裂,給連續(xù)管作業(yè)帶來極大的經(jīng)濟損失。因此,研究連續(xù)管裂紋擴展問題具有重大的意義。本論文采用了擴展有限元法模擬了連續(xù)管合金材料的裂紋擴展問題,首先建立連續(xù)管用CT110鋼循環(huán)疲勞有限元模型,模擬了連續(xù)管用合金材料的裂紋擴展過程�；赑aris公式得到了CT110合金材料的裂紋擴展速度,得到了不同應力比下的CT110材料試樣的lg((da)/(dN))-lg△K裂紋擴展階段曲線,也得到了不同應力比下的CT110鋼應力裂紋擴展門檻值△K_(th)。為進一步研究連續(xù)管作業(yè)過程中,裂紋缺陷對連續(xù)管的不同受載類型的影響,分別設定了裂紋深度α、裂紋長度L、裂紋角度θ三組裂紋缺陷要素,研究了這三組裂紋缺陷類型對連續(xù)管拉伸性能、抗彎性能、抗內(nèi)壓性能的影響。得到了連續(xù)管在不同裂紋深度、裂紋角度、裂紋長度時,其抗拉性能、抗彎矩性能、抗內(nèi)壓性能的變化規(guī)律。最后,結合實際作業(yè)工況建立了正交試驗,研究連續(xù)管受復合載荷時,載荷類型對連續(xù)管裂紋擴展影響的敏感度分析。研究結果表明,用擴展有限元法計算連續(xù)管裂尖應力強度因子與通過應力強度因子手冊計算的結果很接近,最大相對誤差不到10%。當最大應力一定,應力比由=0.02增大到=0.5時,其疲勞裂紋門檻值下降了37%。通過比較、、斷裂韌性,可以判斷連續(xù)管裂紋生長的具體階段。在研究裂紋缺陷對連續(xù)管力學性能的影響時發(fā)現(xiàn),當裂紋深度處于0.25~1.5mm,裂紋長度在0~C/4(C為連續(xù)管外壁周長),裂紋角度在30°~75°時,連續(xù)管的拉伸性能、抗彎性能變化較大。當裂紋深度在3.25~4.44mm時,裂紋長度在0~C/12,裂紋角度在0°~45°時,其抗內(nèi)壓性能變化較大。當連續(xù)管受到復合載荷時,拉伸載荷對連續(xù)管的裂紋擴展行為影響最為明顯。
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE931.2
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論1.1 研究背景及意義世界連續(xù)管應用權威組織 The Intervention & Coiled Tubing A統(tǒng)計。在 2017 年，全球范圍內(nèi)的連續(xù)管作業(yè)機共有 1955 臺[1的數(shù)量超過 150 臺，這表明連續(xù)管技術在國內(nèi)已經(jīng)應用的十分作業(yè)技術具有作業(yè)快速安全、能夠保護油氣藏等優(yōu)點，正是基管作業(yè)也能夠解決油田生產(chǎn)中常規(guī)作業(yè)不能解決的一些特殊難

圖 1-2 受機械損傷的連續(xù)管裂紋擴展微觀圖aph of crack propagation in coiled tubing subjected to m人對疲勞分析可知，疲勞破壞過程可以分為五性變形造成疲勞裂紋萌生；面或內(nèi)部開始萌生出一個乃至多個微裂紋；紋達到一定數(shù)目時，這些微裂紋會合并成一個數(shù)目增加并發(fā)生關聯(lián)，導致出現(xiàn)宏觀裂紋缺陷宏觀裂紋擴展而最終失效。資料得知，疲勞壽命 一般分為：疲勞萌生壽紋瞬時失穩(wěn)壽命。對于無生產(chǎn)制造缺陷的連續(xù)過總壽命的 80%；對于已經(jīng)存在宏觀裂紋的連壽命 的 75%，而對于連續(xù)管這樣的低周疲勞幾乎可以忽略，主要為裂紋擴展壽命。因此，當

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本文編號：2727442