连续油管卷曲低周疲劳寿命预测

弯曲和内压作用下产生的疲劳是造成连续油管失效的主要原因,在疲劳曲线上按其破坏的循环数N划分,属于典型的低周疲劳问题。以三参数幂函数能量法(3SE)和梁弯曲理论为基础,结合连续油管的承载状态,考察其疲劳寿命及影响因素。实例分析表明,连续油管循环次数随卷绕半径的增大而增大,但基于材料本身特征,存在一个卷绕半径极限,超过该值时通过增大卷绕半径的方法来提高连续油管循环寿命无太大意义;3SE方法在寿命预测精度上优于传统Manson-Coffin方法,对于连续油管作业过程中涉及的低周疲劳问题及寿命预测具有一定的借鉴作用。     

连续管低周疲劳试验装置方案分析

低周疲劳是连续管的主要失效形式,疲劳评价对连续管的应用起着至关重要的作用。介绍了连续管的工作过程,对比分析了已有的几种连续管低周疲劳试验装置。美国Southwestern PipeInc.试验装置适用于连续管制造过程中对产品质量的检测,美国Tulsa大学及Stewart ＆ Steven-son公司试验装置适用于科研单位对连续管低周疲劳寿命的研究。     

基于直径参数的连续油管低周疲劳寿命研究

为了明确连续油管在弯曲和内压条件下的低周疲劳寿命与直径参数的关系,使用连续油管全尺寸疲劳试验机,在34.47 MPa内压、弯模半径2 286 mm下对国产高强度CT90连续油管进行了疲劳寿命试验。试验结果表明,高强度大直径国产CT90连续油管失效时管径胀大率可达15.2%;研究了连续油管失效位置分布规律,揭示了连续油管直径随循环次数增加的胀大规律,并建立了一个基于直径参数的疲劳寿命预测模型,可以较好地计算连续油管工作寿命,为预判连续油管的疲劳损伤程度及断裂失效位置提供理论指导。     

连续油管的疲劳试验

由于连续油管管径的增加，连续油管的用途和各种应用也相应的扩大，油管就要承受更大的压力。所以，对连续油管疲劳寿命的理解和模拟，仍然是受人们关注的一个主要研究领域。本文提出了一种方法和一套试验装置，开发这套试验装置是为了使ＣＴ疲劳试验得以简化和标准化。     

连续油管累积损伤疲劳寿命分析

根据连续油管储存及使用状况,分析了连续油管滚筒直径,导向器半径、连续油管的外径与壁厚、连续油管材质、连续油管所受载荷和使用环境等因素及其对寿命的影响。针对国内连续油管应用的环境和状况,给出了连续油管所受应力的计算公式,并应用损伤力学的迈纳线性累积损伤理论,推导出连续油管疲劳寿命的估算公式,并给出实例予以说明。     

连续油管疲劳可靠性分析的新方法

弯曲疲劳寿命是影响连续油管使用范围最突出的问题之一,因此利用疲劳可靠性的理论预测其疲劳寿命是亟待解决的关键课题。预测连续油管疲劳寿命传统方法是将许多试样在不同应力水平的循环载荷作用下进行试验直至失效,从而作出S-N曲线,供工程参考,这样不仅费用高,且模拟实际应力条件也较困难。为此,根据低周疲劳曲线,通过引入复合随机变量X=NS2,对不同材料和应力水平下的连续油管疲劳实验数据进行了归一化处理。这是一种研究连续油管疲劳可靠性的新方法。     

连续油管疲劳的力学试验分析

连续油管在连续油管作业机的滚筒上放出和缠进、绕过鹅颈管进出井筒时,会产生连续油管的塑性机械变形。重复弯曲会使连续油管发生疲劳而最终损坏。随着疲劳的积累,连续油管的屈服强度逐渐下降。屈服强度的下降将不可避免地降低连续油管抗挤毁和破裂的能力,特别是在高压作业时,会导致直径增大和永久伸长。概述了与连续油管疲劳有关的理论分析和试验结果,了解连续油管力学特性,以延长连续油管的使用寿命、降低作业风险。     

低碳微合金钢连续管低周疲劳性能研究

通过控制应变和控制应力方法，对12CrMnMoNi低碳微合金钢连续管管材进行了室温下的低周疲劳试验和循环应变硬化测试，分析了影响疲劳寿命的因素。结果显示，在0.4%～1.2%不同应变幅条件下，管材总体呈现循环软化现象，在1.2%大应变幅下疲劳寿命只有54次，是0.6%～0.8%应变幅的20%左右；在循环初始阶段，低应变表现为循环软化，高应变表现为循环硬化，临界应变(ε_c)介于0.8%～1.0%。在控制应力高于屈服强度5%时，平均疲劳寿命为318次，表明管材在承受较高载荷下仍具有良好的疲劳性能；同时，硬化指数对疲劳寿命有直接影响，在总循环次数的50%以内，随着循环次数的增加，硬化指数增加，表明该管材在循环过程中依靠硬化实现均匀变形的能力增强；细小的铁素体+M/A组元是实现良好疲劳性能的组织保障；断口SEM观察表明，疲劳裂纹起源于外表面，且伴有二次裂纹产生。     

连续油管的表面性能及对疲劳特性的影响

连续油管(CT)的制造过程使其内、外表面产生了不同的表面形态。由于疲劳是一种表面现象,因此导致两个表面具有不同的疲劳特性。 表面形态 CT样品的疲劳试验所产生的破坏位置通常违背常规的工程直觉。在通常情况下,裂纹应在应力和应变最大处产生。对于弯曲状态的管材来说,这个位置应在其受拉伸一侧的外表面。然而CT管的大多数疲劳裂纹却产生在受压缩侧的内表面。人们使用塑性理论来     

影响连续油管疲劳寿命的因素分析

疲劳寿命是衡量连续油管质量好坏的关键 ,分析影响连续油管疲劳寿命的因素 ,对提高连续油管寿命 ,指导其选择引进和应用管理 ,以及连续油管作业技术的推广应用都具有重要意义。通过对连续油管应力和最终拉伸强度的计算 ,建立了连续油管疲劳寿命预测模型。利用图表法分析得知 ,连续油管的疲劳寿命随内部压力的增加而急剧降低 ;外径尺寸越大的连续油管 ,疲劳寿命越低 ;其疲劳寿命随卷筒直径和导向拱弯曲半径的增大而增大 ;随连续油管材料抗拉强度的提高 ,其疲劳寿命明显增加。并据此提出建议 :( 1 )优先选用抗拉强度高的连续油管材料 ;( 2 )应尽量增大卷筒直径和导向拱的弯曲半径 ;( 3)应尽量增加大直径连续油管的壁厚 ;( 4 )在满足使用要求的前提下 ,应优先选用小直径连续油管。     

连续管疲劳寿命试验研究

摘 要:针对油田连续管实际作业工况,研制开发出了基于塑性变形下的连续管低周疲劳试验机。通过CT80钢级连续管疲劳试验表明,随着连续管管径减小或壁厚增加,疲劳寿命明显增加;管内压力增加时,疲劳寿命明显降低;同钢级连续管屈服强度越高,疲劳寿命越高。同时表明,连续管表面缺陷和内部夹杂物会对其疲劳寿命产生极大影响,缺陷和夹杂物尺寸越大,疲劳寿命越低;带有环焊缝对接接头的连续管疲劳寿命明显低于管体寿命。     

连续油管在弯曲和内压共同作用下的疲劳寿命分析

连续油管在工作时除受卷绕弯曲和拉伸载荷作用外，管内常受到内压作用，承受三轴应力。根据疲劳强度理论，对连续油管在三轴应力作用下的疲劳寿命进行分析，结果表明，连续油管在三轴应力下的疲劳失效属于低周疲劳问题，疲劳寿命较短；内压大于一定值后，疲劳寿命急剧下降；改进连续油管作业装置，不用导向架，可大大延长连续油管使用时间。     

连续油管及其应用技术进展

介绍了连续油管的发展过程及其在国内外的应用情况;研究分析了连续油管的作业特点;针对连续油管应用中对管材强度、抗疲劳性能、抗腐蚀性能要求,介绍了目前新开发的超高强度管材、抗腐蚀管材以及新型变壁厚连续油管技术;从原材料加工制造技术、热处理方法与工艺、精密焊接技术、板材对接技术以及管材对接技术等方面阐述了连续油管的制造技术;最后介绍了国产连续油管在国内各油田的应用情况。     

连续油管疲劳寿命模型与试验机的发展概述

随着连续油管应用范围的扩展,以及连续油管制造技术和焊缝热处理技术的改进,不断有更高钢级和更大直径的连续油管投入到三高油气田中应用,但这些新材料疲劳模型的测试数据还不完善。对连续油管弯曲低周疲劳损伤过程进行调研及国内外连续油管疲劳寿命预测模型的发展进行分析,发现国内外逐渐考虑缺陷和现场测量数据影响因素来改进疲劳寿命预测模型。疲劳寿命模型的基础数据来源于疲劳试验机的试验数据,使得连续油管疲劳试验装置得到较快的发展,并对国内外的疲劳试验机发展现状进行归纳。目前,连续油管疲劳试验机已经能模拟钻修井各种实际工况下多种载荷下的疲劳,但缺乏对连续油管进行系统和大量样品的试验。连续油管疲劳寿命预测模型具有一定指导性,但不能准确预测现场剩余寿命,还需要进一步的完善和改进疲劳预测模型。     

国内外连续管标准简介

介绍了目前国内外现行的连续管制造及使用方面的相关标准,包括API RP 5C7:1996,API SPEC 5LCP:2006,API SPEC 5ST:2010,API RP 16ST:2009,API RP 5C8草案,加拿大石油和天然气工业推荐作法(IRP)第21册(2010)连续油管作业草案以及我国SY/T 6698,SY/T 6700—2014,SY/T 6895—2012,Q/SY 1082—2010和Q/SY 1512—2012等。重点讨论了API RP 5C7,API SPEC 5LCP和API SPEC 5ST的背景、主要内容以及使用过程中的问题。通过研究国内外连续管标准,以期对国内连续管科研、生产以及相关标准使用者提供帮助。     

超高强度CT120连续管研制及性能研究

为满足深层油气及页岩气开发需求,开发了屈服强度高于110 ksi的超高强度连续管产品。分析了超高强度连续管的制造难点,并对研制的Φ50.8 mm×4.44 mm CT120钢级连续管进行了检测分析。结果表明:CT120连续管屈服强度880 MPa,抗拉强度955 MPa,硬度小于328HV,管体焊接质量、塑性均控制较好,组织以多边形铁素体和粒状贝氏体为主,各项性能指标均满足设计要求;同时,管体具有较高的抗内、外压能力和弯曲疲劳寿命,爆破压力达200.2 MPa,挤毁压力达172.2 MPa,疲劳寿命达到192次。通过对CT120连续管综合性能研究,为该产品在油田的推广应用及作业工艺制定提供数据支撑。     

连续油管发展现状与趋势

从连续油管的材料、制造技术及作业技术等方面概述了连续油管的发展和应用情况,重点分析了TMCP态超高强度连续油管、调质型连续油管、耐腐蚀连续油管的技术发展趋势。分析指出,连续油管的市场前景良好,并且随着油气的深入开采和井况的日益复杂,从而对连续油管的规格及性能提出了更高要求;当前主要形成高强度低合金钢系列的连续油管,并出现了高耐蚀合金、复合材质以及调质型等多个系列的发展方向;未来连续油管的规格将向更大直径和长度的方向发展,性能向更高强度、更长疲劳寿命和更优耐蚀性方向发展,同时将更加关注产品的经济性及可制造性。     

国产超高强度CT110连续管组织与性能

为了发挥CT110超高强度连续管在深井、超深井及大位移水平井增产和稳产过程中的应用以及在页岩气分段压裂、钻磨桥塞等作业中的优势,对国产CT110钢级连续管的组织与性能进行了分析。结果表明,CT110连续管整体性能良好,强度、硬度等性能指标均满足API SPEC 5ST标准要求,且强度和塑性匹配良好,综合性能达到较好水平,同时国产CT110连续管主要性能指标达到或优于同规格进口CT110连续管。