连续油管力学性能研究进展.pdfVIP

维普资讯 第31卷 第4期 钻 采 工 艺 Vo1．32 No．4 DRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGY ·97 · 连续油管力学性能研 究进展 ． 赵广慧，梁 政 (西南石油大学机 电工程学院) 赵广慧等．连续油管力学性能研究进展．钻采工艺，2008，31(4)：97—101 摘 要：连续油管以其不同于常规钻杆、油管的材质和作业3-艺与装备，有着不可替代的优势，使其在钻井、 采油等应用领域得到 了飞速发展 ，与连续油管作业3-艺相关的力学问题的研究也在迅速跟进。连续油管具有管径 小、挠性好、成本低、效率高等显著优点和摩擦损失大、刚度低、需反复进行塑性弯曲等缺点，为了能在充分发挥其 优势的前提下将损失降到最低 ，A．4r~在连续油管的失效研究方面进行了不懈的努力。文辛概述 了近十年来国内外 关于连续油管的力学性能、失效机理等方面的研究进展 ，并提 出了需要进一步深入研究的课题。 关键词 ：连续油管；超载；疲劳；侵蚀；挤毁；屈曲；振动 中图分类号：TE242．9 文献标识码 ：A 文章编号：1006—768X(2008)04—0097—05 连续油管(CoiledTubing，简称 CT)又称为挠性 效或不同于以上的其它原因。其中疲劳和拉伸超载 油管，广泛地应用于钻井 (小井眼井、定向井、侧钻 是引起 CT失效的主要最终原因，而究其失效的最 水平井、欠平衡钻井等)、完井、采油、修井和集输等 初内在原因，则麻点腐蚀和超载是两个最主要的原 作业的各个领域，解决了许多常规作业技术和方式 因。由此可以看出，CT最终失效往往是若干个因素 难以解决的问题，被誉为 “万能作业装备”。 共同作用的结果，对 CT失效方面的研究，主要有超 由于CT作业技术和装备本身的特点，其失效 载、疲劳、腐蚀、挤毁、屈曲和振动。 的原因也与传统作业装备有所不同。WillemP．van 一 、 拉伸超载分析 Adrichem¨通过分析 1995～1998年期问油田 120 多 口井的CT失效的数据库，归纳出了9种导致 CT 在垂直井 中，井 口处 CT的拉应力往往达到最 失效的最终直接原因和8种引发失效的最初 内在原 大值，这个拉应力来 自油管的重量、CT与管壁之问 因。失效的直接原因为：①拉伸超载；②由压力过大 的摩擦力等。如果拉应力超过了材料的屈服极限， 引起的CT屈曲；③ 由于内压超过爆裂极限引起的 CT就会失效，这就限制了CT的最大下人深度。在 油管开裂；④ 由于外压过大使得 cT被挤毁；⑤疲劳 井下受压部分，压力和弯曲的共同作用有可能引发 裂缝的出现和扩张所导致的疲劳破坏；⑥材料损失， 压缩屈服。吕德贵等 由VonMises屈服条件提出 例如腐蚀引起的管壁壁厚损失；⑦变形，由于形状和 了CT屈服失效的数学模型，并据此画出了关于轴 尺寸变化引起的失效，比如管径增大、直径减小等； 向力和内外压差的屈服 曲线，给出CT在 内外压力 ⑧ 由于严重的机械损伤引起的失效，比如凹痕、沟槽 作用下，发生拉伸或压缩屈服的范围。 等 ；⑨其它原因引起的失效。失效的最初 内部原 增大CT的断面积可以减小断面应力，增大下 因：①超载。比如拉伸超载、爆裂、挤毁、屈曲等；② 人深度，但管径增大又会带来新的问题，比如 CT一 机械破坏。比如凹痕、沟槽、表面擦伤、变形等；③疲 般需要一次起吊，这就对起重机提出了很高的要求 ， 劳裂缝的形成和扩张；④麻点腐蚀，如由于腐蚀所导 尤其是在海上钻井平台，这个问题就更突出 ]。为 致的局部蜂窝蚀点；⑤由于抗腐蚀剂的不足引起的 此，人们在寻求高强度材料的同时，提出了变截面