[發(fā)明專利]一種表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010260954.1
• 申請日: 2020-04-04
• 公開（公告）號(hào): CN111400839B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉少胡;鐘虹;周浩
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14;G06F119/04;G06F113/14
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務(wù)所(普通合伙) 42216
• 代理人: 蔡昌偉

本發(fā)明涉及一種表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法，屬管柱安全評價(jià)領(lǐng)域。包括篩選確認(rèn)球形缺陷、檢測球形缺陷的形狀幾何參數(shù)、區(qū)分球形刮痕缺陷和球形壓痕缺陷、分別理論計(jì)算含球形刮痕和球形壓痕缺陷的連續(xù)管疲勞壽命、對含球形壓痕缺陷連續(xù)管進(jìn)行四級(jí)評價(jià)、對含球形刮痕缺陷連續(xù)管進(jìn)行三級(jí)評價(jià)，本發(fā)明公開的表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法，其可以彌補(bǔ)目前對含球形刮痕和球形壓痕缺陷連續(xù)管安全評估的不足，正確認(rèn)識(shí)球形刮痕缺陷和球形壓痕缺陷的不同，且正確使用含球形缺陷連續(xù)管，降低使用分險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法，屬管柱安全評價(jià)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

連續(xù)管廣泛應(yīng)用于修井、鉆井、完井、測井、增產(chǎn)等油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，井下復(fù)雜且惡劣的作業(yè)環(huán)境對連續(xù)管的疲勞壽命是極大的考驗(yàn)，同時(shí)，在運(yùn)輸和操作過程中不可避免的受到損傷，可能會(huì)出現(xiàn)表面缺陷。國外服務(wù)公司對2006~2017年間連續(xù)管作業(yè)故障情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明腐蝕、機(jī)械損傷、制造缺陷和人為誤操作是造成連續(xù)管失效的主要原因，占失效總量的80%~90%。因此，含缺陷連續(xù)管疲勞壽命的研究對準(zhǔn)確評估連續(xù)管剩余壽命和油氣安全開采具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者對連續(xù)管疲勞壽命進(jìn)行了大量研究。對完整連續(xù)管疲勞壽命的研究主要有：Newman和Tipton等人在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)Miner線性累積理論建立了完整連續(xù)管壽命評估模型；Collins等人提出了等效應(yīng)力和等效總應(yīng)變幅的概念，根據(jù)等效應(yīng)變幅和單軸應(yīng)力狀態(tài)下得到的低周疲勞S-N曲線預(yù)測連續(xù)管的壽命；Avakov等人對不同壓力水平下的三種材料連續(xù)管進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)，提出了以等效應(yīng)變作為主應(yīng)變的失效準(zhǔn)則，建立了連續(xù)管的壽命預(yù)測模型。目前對含球形刮痕缺陷和壓痕缺陷的連續(xù)管疲勞壽命研究較少，也沒有比較準(zhǔn)確的含球形缺陷連續(xù)管疲勞壽命理論模型。

鑒于目前不能對含球形刮痕和壓痕缺陷連續(xù)管進(jìn)行分類安全評價(jià)，因此急需一種表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法，可以彌補(bǔ)目前對含球形刮痕和壓痕缺陷連續(xù)管疲勞壽命評估的不足，正確使用含球形缺陷連續(xù)管，降低使用分險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種能對含球形刮痕和壓痕缺陷連續(xù)管進(jìn)行分類準(zhǔn)確安全評價(jià)，從而正確使用含球形缺陷連續(xù)管，進(jìn)而降低使用分險(xiǎn)的表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法。

一種表面含球形刮痕和壓痕的連續(xù)管安全評價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：在服役連續(xù)管表面篩選和確認(rèn)球形缺陷；

第二步：利用缺陷檢測設(shè)備測量球形缺陷在連續(xù)管管體表面的深度a、球形的直徑d；

第三步：區(qū)分球形刮痕缺陷和球形壓痕缺陷；由于球形刮痕缺陷和球形壓痕缺陷對連續(xù)管疲勞壽命的影響機(jī)理不同，為了后期評價(jià)的需要，所以把球形缺陷區(qū)分為球形刮痕缺陷和球形壓痕缺陷；

第四步：分別建立含球形刮痕和球形壓痕缺陷的連續(xù)管疲勞壽命理論模型，并分別理論計(jì)算含球形刮痕和球形壓痕缺陷的連續(xù)管疲勞壽命，根據(jù)疲勞壽命計(jì)算結(jié)果反推出球形缺陷深度，計(jì)算球形缺陷深度與連續(xù)管壁厚的比值（深厚比）；在考慮球形缺陷敏感參數(shù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算含球形刮痕和球形壓痕缺陷連續(xù)管疲勞壽命方法如下：

為了準(zhǔn)確評估球形缺陷處應(yīng)變，引入了應(yīng)變集中系數(shù)，如公式（1）所示。對應(yīng)的軸向應(yīng)變集中系數(shù)、環(huán)向應(yīng)變集中系數(shù)和徑向應(yīng)變集中系數(shù)如公式（2）所示。

式中，為應(yīng)變集中因子；為連續(xù)管球形缺陷根部應(yīng)變；?為名義應(yīng)變，即沒有球形缺陷處的應(yīng)變；?為軸向應(yīng)變集中系數(shù)；?為球形缺陷根部軸向應(yīng)變；為環(huán)向應(yīng)變集中系數(shù)；為球形缺陷根部環(huán)向應(yīng)變；為徑向應(yīng)變集中系數(shù)；?為球形缺陷根部徑向應(yīng)變。

基于厚壁圓筒理論得到在內(nèi)壓作用下連續(xù)管的徑向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力：