表面缺陷对连续油管低周疲劳寿命的影响及分析
发布时间：2020-10-02 06:42
相对常规螺纹连接管而言,连续油管具备作业高效、灵活可靠等优点,能够解决常规作业技术难以应对的诸多难题,在工程应用中涉及钻井、完井、油气开发等多个作业领域。但在连续油管的服役过程中,管体受到外力载荷以及内压的共同作用是导致其出现低周疲劳失效的主要原因。同时服役环境恶劣,使连续油管的表面形成体积型缺陷,加剧其过早的疲劳失效。本文采用理论和实验相结合的方法对含表面缺陷连续油管的低周疲劳寿命预测展开系统和深入的研究。论文首先根据连续油管的实际工况,分析了连续油管在滚筒处的起出力学行为,通过计算不同松弛角度下连续油管的张紧力大小,得出滚筒处连续油管起出的最佳松弛角度;其次通过全尺寸连续油管疲劳实验机得出QT800连续油管的疲劳寿命实验数据,在实验结果的基础上,分析了不同内压及表面缺陷损伤对连续油管低周疲劳寿命的影响,并探究了连续油管表面的裂纹扩展机理,同时通过分析表面体积型缺陷参数的影响,提出了针对表面缺陷的简易打磨修复方法;最后在无表面缺陷损伤连续油管疲劳寿命数据的基础上,借助局部应变法,分别引入应力集中系数和应变集中系数来表征内压以及表面缺陷对连续油管疲劳寿命的影响,并在平均弯曲应变幅是影响连续油管疲劳寿命的唯一影响因素的前提条件下,建立了含表面缺陷连续油管的低周疲劳寿命预测模型,再将理论预测值与实验结果展开误差分析,验证了预测模型的可行性。论文在力学分析的基础上,探究连续油管起出滚筒的最佳松弛角度,对工程应用中延长连续油管使用寿命具有一定的参考价值。通过理论分析与实验研究相结合的方法,综合多种影响连续油管低周疲劳寿命的因素,建立了含表面缺陷连续油管低周疲劳寿命预测模型,得出预测值与实验值的误差在工程允许范围内,具备一定的预测精度。论文研究成果可对连续油管在实际工况中的使用寿命起到一定精度的预测效果,避免因连续油管过早疲劳失效造成的现场安全隐患,为现场施工提供理论支持。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE983
【部分图文】：
图卜１美国Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ邋Ｐｉｐｅ公司实验装置逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ邋Ｐｉｐｅ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋Ｕｎｉｔｅｄ邋Ｓｔａｔｅｓ逡逑美国Ｔｕｌｓａ大学的卧式实验装置，如图１－２。在液压油缸２的带动作用下，逡逑连续油管试件在直模板、曲模板之间做拉直和弯曲动作分别模拟实际工况中的拉逡逑直、弯曲行为。通过液压油缸１、３对连续油管试件产生内压与拉伸作用。通过逡逑油缸１、２、３单独或组合使用，可以实现加载拉伸、弯曲与内压３种作用力的单逡逑独或组合作用。与美国ＳｏｕｔｈｗｅｓｔｅｍＰｉｐｅ公司的实验装置相比，该实验装置较为逡逑复杂，当液压油缸２、３处在工作状态下，对夹具及定位有着严格要求，液压油逡逑缸的平稳运行是该实验装置的实现的难点。逡逑３逦！逡逑；ｔＣＴ／逡逑逦７丨？邋？逦逦逡逑卜油}１邋２－a瞛嘲澹常野澹矗透祝插澹担约叮透祝冲义贤迹保裁拦裕酰欤螅岽笱允绞笛樽爸缅义希疲椋纾澹保插澹龋铮颍椋铮睿簦幔戾澹簦澹螅翦澹澹瘢酰椋穑恚澹睿翦澹幔翦澹裕酰欤螅徨澹眨睿椋觯澹颍螅椋簦澹铮驽澹粒恚澹颍椋悖徨义厦拦樱簦澹鳎幔颍翦澹﹀澹樱簦澹觯澹睿螅铮罟镜氖笛樽爸煤臀夜惺捅κ透止苡邢拊疱义希冲义
本文编号：2832060
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE983
【部分图文】：
图卜１美国Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ邋Ｐｉｐｅ公司实验装置逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎ邋Ｐｉｐｅ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋Ｕｎｉｔｅｄ邋Ｓｔａｔｅｓ逡逑美国Ｔｕｌｓａ大学的卧式实验装置，如图１－２。在液压油缸２的带动作用下，逡逑连续油管试件在直模板、曲模板之间做拉直和弯曲动作分别模拟实际工况中的拉逡逑直、弯曲行为。通过液压油缸１、３对连续油管试件产生内压与拉伸作用。通过逡逑油缸１、２、３单独或组合使用，可以实现加载拉伸、弯曲与内压３种作用力的单逡逑独或组合作用。与美国ＳｏｕｔｈｗｅｓｔｅｍＰｉｐｅ公司的实验装置相比，该实验装置较为逡逑复杂，当液压油缸２、３处在工作状态下，对夹具及定位有着严格要求，液压油逡逑缸的平稳运行是该实验装置的实现的难点。逡逑３逦！逡逑；ｔＣＴ／逡逑逦７丨？邋？逦逦逡逑卜油}１邋２－a瞛嘲澹常野澹矗透祝插澹担约叮透祝冲义贤迹保裁拦裕酰欤螅岽笱允绞笛樽爸缅义希疲椋纾澹保插澹龋铮颍椋铮睿簦幔戾澹簦澹螅翦澹澹瘢酰椋穑恚澹睿翦澹幔翦澹裕酰欤螅徨澹眨睿椋觯澹颍螅椋簦澹铮驽澹粒恚澹颍椋悖徨义厦拦樱簦澹鳎幔颍翦澹﹀澹樱簦澹觯澹睿螅铮罟镜氖笛樽爸煤臀夜惺捅κ透止苡邢拊疱义希冲义
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