[發明專利]一種用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法及系統

在審

• 申請號: 202110702216.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113378317A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 王洋;王安偉;林顯清;杜珊
• 申請（專利權）人: 三一石油智能裝備有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F113/14;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 徐蘇明

本發明提供了一種用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法及系統，涉及高壓管匯技術領域。本發明所述的用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法，包括：生成與高壓管匯對應的數字模型，基于所述數字模型進行有限元分析，獲得所述高壓管匯的最佳自增強壓力；根據所述最佳自增強壓力對所述高壓管匯進行自增強處理，使所述高壓管匯內壁發生塑性變形以降低峰值應力。本發明所述的技術方案，通過模擬出對高壓管匯自增強后高壓管匯在工況下的應力情況，從而能夠得到能夠有效降低峰值應力的理論最佳自增強壓力，減少了耗材損失；通過最佳自增強壓力對高壓管匯進行自增強處理，使高壓管匯內壁發生塑性變形以降低峰值應力，從而提高高壓管匯的疲勞壽命。

技術領域

本發明涉及高壓管匯技術領域，具體而言，涉及一種用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法及系統。

背景技術

高壓管匯是油氣壓裂行業中一系列承受高壓的管件統稱，其包括活動彎頭、三通和直管等。在石油及頁巖氣的開采中，高壓管匯會承受高達140MPa的壓力以及壓力波動和迂回管匯轉折引起的拉壓力作用，工況十分惡劣。且在酸性環境中，高壓管匯的彎曲部、變徑區域和連接部位會發生應力集中現象，可能發生應力腐蝕開裂和疲勞開裂。

由于高壓管匯在循環加載下，會在某個點或某些點產生局部的永久性損傷，并在一定循環次數后形成裂紋，甚至裂紋會進一步擴展直到完全斷裂，這些疲勞現象會嚴重影響高壓管匯的安全性，也就是限制高壓管匯的疲勞壽命。

發明內容

本發明解決的問題是如何提高高壓管匯的疲勞壽命。

為解決上述問題，本發明提供一種用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法，包括：生成與高壓管匯對應的數字模型，基于所述數字模型進行有限元分析，獲得所述高壓管匯的最佳自增強壓力；根據所述最佳自增強壓力對所述高壓管匯進行自增強處理，使所述高壓管匯內壁發生塑性變形以降低峰值應力。

本發明所述的用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法，通過模擬出對高壓管匯自增強后高壓管匯在工況下的應力情況，從而能夠得到能夠有效降低峰值應力的理論最佳自增強壓力，不需要使用實際高壓管匯來獲得應力數據，減少了耗材損失；通過有限元分析獲得的最佳自增強壓力對高壓管匯進行自增強處理，使高壓管匯內壁發生塑性變形以降低峰值應力，從而提高高壓管匯的疲勞壽命。

可選地，所述基于所述數字模型進行有限元分析，獲得所述高壓管匯的最佳自增強壓力包括：依次對所述數字模型施加垂直于內壁的不同設定試壓壓力；在所述設定試壓壓力每次卸載后，對所述數字模型施加垂直于所述內壁的設定工況壓力，確定經過不同所述設定試壓壓力和對應的所述設定工況壓力加壓后所述內壁所受的不同等效應力；將所述內壁所受等效應力最小時所對應的設定試壓壓力確定為所述最佳自增強壓力。

本發明所述的用于提高高壓管匯疲勞壽命的方法，通過調整設定試壓壓力的大小來獲得內壁所受的不同等效應力，將內壁所受等效應力最小時所對應的設定試壓壓力確定為所述最佳自增強壓力，有利于提高最佳自增強壓力的準確性，進而有效提高高壓管匯的疲勞壽命。

本發明還提供一種用于提高高壓管匯疲勞壽命的系統，用于根據最佳自增強壓力對高壓管匯進行自增強處理，所述用于提高高壓管匯疲勞壽命的系統包括兩個密封件和壓力試驗裝置，兩個所述密封件分別用于設置在所述高壓管匯兩端開口處，所述壓力試驗裝置與任一所述密封件連接，所述壓力試驗裝置用于對所述高壓管匯內腔施加所述最佳自增強壓力以使所述高壓管匯內壁發生塑性變形。

本發明所述的用于提高高壓管匯疲勞壽命的系統，通過壓力試驗裝置對高壓管匯進行自增強處理，使高壓管匯內壁發生塑性變形以降低峰值應力，從而提高高壓管匯的疲勞壽命。

可選地，所述密封件包括密封板和密封端，所述密封端包括密封圈和變形件，所述密封圈具有彈性，所述變形件位于所述密封圈上設置的凹槽內，所述變形件適于在所述高壓管匯內腔壓力增大時擠壓所述密封圈以使所述密封圈與所述高壓管匯內壁緊密貼合。