[發(fā)明專利]用于卷管工程臨界評價的改進型參考應(yīng)變方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610012559.5
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN106918556B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐連勇;賈鵬宇;韓永典;荊洪陽;趙雷
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G01N19/08
• 分類號: G01N19/08
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開用于卷管工程臨界評價的改進型參考應(yīng)變方法，在Budden工作的基礎(chǔ)上，提出計算參考應(yīng)變的公式，利用計算的參考應(yīng)變，以應(yīng)變?yōu)榛A(chǔ)的參考應(yīng)變法能夠用于含較深表面環(huán)向裂紋卷管的工程臨界評價。本發(fā)明的方法能夠擴展基于應(yīng)變的失效評定圖法，并能夠進行敏感性分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程技術(shù)領(lǐng)域，更加具體的說，涉及卷管鋪設(shè)過程中管道的工程臨界評價方法，即確定當管道環(huán)焊縫中存在表面裂紋時，評價此裂紋是否會導致環(huán)焊縫的斷裂。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，對能源特別是油氣資源的需要也迅速增加。陸地石油資源在經(jīng)過百年的開采后，資源日益耗竭，油田產(chǎn)能快速遞減。在這種背景下，蘊藏著豐富資源的海洋得到了世界各國的青睞，紛紛進行開發(fā)采用。世界上深水油氣資源開采的發(fā)展速度已經(jīng)超過了陸地和淺水開采。對中國而言，目前陸上原油的開采量逐年減少，已有油田的穩(wěn)產(chǎn)工作難度也越來越大。同時我國海洋以探明油氣資源十分豐富，開發(fā)海洋油氣資源在當今能源緊張的形勢下勢在必行。我國近海海洋油氣資源有限，而南海深水海底蘊藏著豐富的油氣資源，據(jù)估計南海海域潛在的石油儲量約為550億噸，天然氣20萬億立方米以上，被譽為“第二個波斯灣”。因此走向深水開發(fā)南海油氣資源是必然趨勢，此舉對于緩解我國石油供應(yīng)緊張，降低進口依賴具有非常重要的現(xiàn)實意義。

深水油氣資源開發(fā)需要在海上設(shè)置各類鉆井、采油平臺以及油氣資源的輸送工具。目前，在深水勘探及鉆采油平臺方面，我國已經(jīng)設(shè)計建造了最大作業(yè)水深3050米的深水半潛式鉆井平臺(中海油“海洋石油981”)。在輸送工具-海底管道方面，我國雖然發(fā)展很快(總長度超過6000公里)，但多為淺水區(qū)，深水管道鋪設(shè)技術(shù)還相對落后，成為我國深水油氣資源開發(fā)的關(guān)鍵瓶頸之一。

目前常用的海洋管道鋪設(shè)方法有S型鋪設(shè)、J型鋪設(shè)、卷管鋪設(shè)。卷管鋪設(shè)法的過程為：首先進行管段焊接，形成幾千米長的管線，然后將管線卷繞在卷滾上，然后將鋪管船駕駛到管道的鋪設(shè)地點，最后將管線從卷滾上退卷，進行鋪設(shè)，如附圖1所示。與S型鋪設(shè)、J型鋪設(shè)相比，卷管鋪設(shè)的鋪設(shè)效率高。由于卷管鋪設(shè)的管道裝配、焊接、檢測過程在陸地上進行，因此焊接質(zhì)量高。但是，管道在卷管鋪設(shè)階段必然經(jīng)受較大范圍的塑性變形，應(yīng)變量可達1％-4％。由于管線是通過焊接進行連接，焊接過程不可避免出現(xiàn)未熔合、未焊透、氣孔、夾雜、錯邊等焊接缺陷。為保證管道在安裝、運行階段的安全，基于“合于使用”的原則，應(yīng)對管道進行工程臨界評價(ECA)，以避免重大經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供用于卷管工程臨界評價的改進型參考應(yīng)變方法。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

用于卷管工程臨界評價的改進型參考應(yīng)變方法，按照下述步驟進行：

步驟1，計算參考應(yīng)變，其計算公式為：

其中，ε_ref為參考應(yīng)變；ε_unc為名義應(yīng)變；a為表面裂紋深度，單位mm；c為表面裂紋長度的一半，單位mm；t為管道壁厚，單位mm；D為管道外徑，單位mm；R為卷輥的半徑，單位mm；σ_y為材料的屈服強度，單位MPa；σ_u為材料的抗拉強度，單位Mpa；A'為-25.1809，B'為12.3614，C'為3.3494，D'為24.7598，E'為-13.2084，F(xiàn)'為-2.5，G為4.0261，H為0.8；A'、B'、C'、D'、E'、F'、G和H均為系數(shù)。

步驟2，計算Dr

其中，ε_y為屈服應(yīng)變；

步驟3，計算Kr