连续油管损伤分析及对策

连续油管作为连续油管作业机的核心部件,分析其受损原因是连续油管作业技术得以顺利实施的关键。从弯曲疲劳、腐蚀、机械方面对连续油管进行损伤分析,采用软件跟踪、截断法、优选管材、改善作业环境方面入手制定了连续油管损伤对策,总结了延长连续油管使用寿命的方法。     

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。     

连续油管失效分析与使用措施

近年来,连续油管技术的飞速发展为石油天然气产量的提高发挥了重要作用,但恶劣的施工条件及多变的井下复杂加剧了连续油管受力的多样性,由此造成的连续油管失效为油气井作业增加了很高的成本和埋下较大的隐患。为此,通过对川渝地区连续油管失效形式的归纳分析,得出连续油管重复弯曲疲劳、高压及腐蚀性作业是其失效的主要原因,人为误操作为早期失效的重要原因。根据连续油管疲劳失效的影响因素提出了包括连续油管选用、工程控制、软件监测、液体研发以及检测评估等在内的一系列使用建议,从而延长了连续油管的使用寿命,降低了工程成本,进一步增加了连续油管作业的安全性和有效性,对促进连续油管技术在石油天然气领域的广泛应用发挥了重要的作用。     

多工况连续油管疲劳寿命预测方法研究

连续油管作业过程中经历复杂工况，现有研究方法大多仅考虑了单一工况，使得连续油管的疲劳寿命难以准确预测。为提高连续油管疲劳寿命预测的准确性，通过考虑连续油管作业在多工况条件下的特点，依据Manson-Coffin模型、Miner法则及中性层假设，建立含磨损、冲砂、疲劳损伤的连续油管疲劳寿命判断依据；开展连续油管疲劳性能试验，获得CT110连续油管的疲劳寿命模型关键参数；基于连续油管的使用档案，进行了某使用日历下连续油管疲劳寿命算例分析，形成多工况连续油管疲劳寿命预测方法。结果表明：在给定使用日历下，?50.8 mm×4.4 mm CT110连续油管的理论起下作业次数为11次，进行10次作业后连续油管极限载荷为645 MPa,与未使用时相比损失了17%;随着作业次数增多，连续油管寿命明显降低，其截面极限载荷呈下降趋势。本文所研究的多工况连续油管疲劳寿命预测方法为连续油管在实际使用过程中疲劳寿命预测及降级使用提供技术指导。     

连续油管卷绕弯曲寿命分析

连续油管工作寿命是短是影响连续油管作业成本的主要因素之一,以疲劳强度理论和塑性力学为基础,探讨连续油管在反复卷绕弯曲条件下的疲劳寿命问题,给出连续油管卷绕弯曲疲劳寿命计算方法,并讨论卷绕滚筒半径和油管尺寸对连续油管寿命的影响,分析表明,连续油管卷绕曲疲劳属于低周疲劳问题,疲劳寿命较短;改进边疆油管作业装置的结构,不同导向架是延长连续油管使用时间的有效途径。     

基于椭圆度及壁厚参数的连续油管低周疲劳寿命预测

连续油管在每次起下作业中经历多次弯曲—拉直塑性变形,低周疲劳失效事故时有发生。依据连续油管工作状态,设计了专用的连续油管疲劳寿命装置和试件。对?60.325 mm连续油管进行了疲劳寿命实验,得到了不同循环次数下连续油管椭圆度、壁厚变化值,基于数学回归方法拟合出椭圆度及壁厚随循环次数计算公式,给出了低周疲劳寿命公式。研究结果表明,连续油管的疲劳寿命符合率达到90%,因此,采用新的计算方法能够为工程连续油管失效预测及控制提供理论依据。     

连续油管工作管柱的有效控制

讨论了延长连续油管（ＣＴ）工作管柱寿命的方法,主要考虑了６个方面的问题：连续油管的疲劳控制、连续油管管柱设计选择、数据采集系统。连续油管腐蚀防护、连续油管机械损伤防护以及设备的选择。用实例说明连续油管集中控制方案能明显降低连续油管的疲劳,用以疲劳算法为基础的计算机程序来跟踪连续油管使用过程中所有管柱的疲劳,讨论了连续油管在高一低压力环境下作业时对管柱设计选择的影响,最后讨论了选择适当的设备和对设备     

预弯曲连续油管及其疲劳寿命预测

介绍了一种提高连续油管疲劳寿命的新技术--预弯曲连续油管技术,对预弯曲连续油管进行了受力分析和强度校核,分析了现场作业过程中预弯曲连续油管应力循环特征。在对称循环和脉动循环下的疲劳实验数据基础上,用拟合法和插值法建立了任意循环下预弯曲连续油管的疲劳寿命预测模型,简单对比了预弯曲连续油管和直连续油管的疲劳寿命。初步计算表明:预弯曲连续油管技术可以成倍地提高连续油管的疲劳寿命。     

连续油管打捞技术在川渝地区的应用

连续油管作业具有不压井、不动井内管串、带压施工、降低施工成本、减少产层污染等特点。针对完井修井作业中钻具内、油管或完井管串内小型落物无法采用传统的方式来进行打捞的问题，提出了用连续油管来打捞井内小型落物的思路。在德阳新场气田X井成功打捞滑套塞子的基础上，又顺利地完成了新场气田2口井的冲砂打捞施工作业。后来又在磨溪气田某井成功打捞了随钻测井的放射源（一个18 G的中子源和一个1.5 G的β源），充分展示了连续油管打捞作业的推广应用前景。     

连续油管工作管柱的有效控制

讨论了延长连续油管（ＣＴ）工作管柱寿命的方法。集中考虑了六个方面的问题：连续油管的疲劳控制、连续油管管柱设计选择、数据采集系统、连续油管腐蚀防护、连续油管机械损伤防护以及设备的选择。通过几个典型例证,说明了连续油管集中控制方案（ＴＭＰ）能明显降低连续油管的疲劳程度。连续油管的疲劳速度降低３００％。而且,研究人员、培训人员和现场操作人员共同努力有助于防止连续油管三种主要疲劳断裂──循环断裂、内部腐蚀和外部腐蚀的发生。文中用以疲劳算法为基础的电脑程序来跟踪连续油管使用过程中所有管柱的疲劳。此外,还讨论了连续油管在高－低压力环境下作业时对管柱设计选择的影响。最后讨论了选择适当的设备和对设备进行适当维护,将连续油管循环疲劳降到最小及防止连续油管产生机械损伤的方法。     

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。     

连续油管疲劳寿命的预测及模糊优选

连续油管的失效主要是弯曲疲劳失效。疲劳寿命是衡量其可靠性的关键指标。而目前连续油管疲劳寿命预测理论还很不成熟。现文利用等效应力建立了连续油管的疲劳寿命估计模型;并根据理论模型,综合考虑连续油管使用的实际条件和有关因素,对连续油管的疲劳寿命预测模型进行了模糊处理,得到了连续油管的模糊可靠性寿命,并用现场实例进行了验证说明。     

连续油管在酸性环境下的弯曲疲劳寿命研究

为了准确评价连续油管在酸性环境下的腐蚀疲劳寿命,对CT80钢级Φ38.1 mm×3.18 mm的连续油管管段在不同条件下进行了弯曲腐蚀疲劳试验。结果显示:经过酸性腐蚀环境的浸泡后,连续油管的弯曲疲劳寿命显著下降,约为大气环境下弯曲疲劳寿命的34.6%~45.2%,其平均值约为39.7%;对于未出现HIC的连续油管,在酸性腐蚀环境下起下不同井次后,连续油管的总疲劳寿命相近。连续油管经腐蚀浸泡取出在大气环境中放置24 h后,氢原子从连续油管管体溢出,塑性部分回升,约为大气环境下弯曲疲劳寿命的68.9%。     

连续管疲劳寿命预测软件开发及应用

连续管在作业过程中,复杂的周期性载荷作用、腐蚀、机械损伤、制造缺陷和人为误操作等都会导致连续管寿命的缩短。为此,基于Qt平台、疲劳寿命理论和国内外大量经验数据开发出了连续管疲劳寿命预测软件。通过该软件计算分析了连续管弯曲半径、壁厚和内压等对其疲劳寿命的影响,并进行了可行性验证。分析结果表明:该软件能够有效地计算出连续管疲劳寿命值;连续管内部压力的增大使其疲劳寿命的缩短由快速到缓慢,当内压增大到一定值时,连续管基本失去承载能力;选择合适的滚筒尺寸可以延长连续管的使用寿命;建议选用壁厚较大或者变壁厚的连续管。该软件的开发对连续管在工程中的应用和安全评估具有重要的指导意义。     

用模糊Bayes方法确定连续油管的疲劳寿命分布

推导出在只有小样本数据的情况下,利用模糊贝叶斯（Ｂａｙｅｓ）理论方法确定连续油管疲劳寿命概率分布模型。根据国内油田使用较多的３１７５ｍｍ连续油管统计失效寿命数据,利用可靠性分析的模糊贝叶斯方法,对分布参数进行了估计,认为疲劳寿命服从两参数的Ｗｅｉｂｕｌ分布,并获得了这种连续油管疲劳寿命分布规律函数和可靠度计算公式。这一结果有待国内有关油田在进一步积累失效数据后加以验证和完善     

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。     

CT110连续油管环焊工艺对焊接接头组织性能的影响

为了确保连续油管现场修复对接焊缝性能,提高连续油管的使用寿命,设计了两种CT110连续油管环焊对接工艺方案,并进行了焊接试验。采用金相组织分析、显微硬度测试、拉伸性能检测及疲劳试验等方法,分析了两种工艺方案下焊接接头的组织与力学性能。结果显示,两种工艺下所焊CT110连续油管焊接接头的焊缝及热影响区粗晶区组织均以铁素体和粒状贝氏体为主,显微硬度及抗拉强度相当,但工艺方案二所焊接头均匀变形能力更强,疲劳寿命相对提高92%。研究表明,采用工艺方案二将盖面层改为两道焊的工艺措施,能够降低因焊接热作用引起的热影响区回复与再结晶程度,提高焊接接头均匀变形能力,从而提高接头抗低周疲劳性能。