考虑椭圆度修正的连续油管承压弯曲疲劳结构完整性评估与寿命预测
《Processes》:Influencing Factors on Internal-Pressure Capacity, Collapse Resistance, and Fatigue Life of Coiled Tubing During Field Operations
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时间:2026年09月16日
来源:Processes 3.4
摘要
连续油管在现场作业过程中承受内外压差和反复弯曲作用,而椭圆化和累积疲劳损伤会逐渐损害结构完整性。为应对抗压能力模型与疲劳模型之间的不一致性以及对椭圆度的简化处理,本文进行了三种互补的计算。采用 von Mises 准则获取圆形管的标称初始屈服压力。椭圆度修正后的坍塌估算值由截面面积守恒和主轴平衡条件确定,而完整的起下钻循环寿命则采用经验等效应力公式和 Miner 法则进行预测。该方法学的贡献是一项协调一致的工程评估,其中对标称初始屈服、椭圆度修正坍塌和完整起下钻循环寿命加以区分,并使用统一的几何、载荷和输出定义进行评估。在所研究的参数范围内,将屈服强度从 483 提高到 758 MPa,使计算所得的内压屈服限值从 116.88 提高到 183.42 MPa。将椭圆度从 0 增加到 0.02,使计算所得的椭圆度修正坍塌估算值从 122.44 降低到 77.03 MPa,而将内压从 0 增加到 20 MPa,使预测的完整起下钻循环数从 190 次降低到 41 次。研究结果阐明了材料强度、几何形状、压力和弯曲条件的影响,并为基于模型的油管选型、弯曲过程中的压力管理以及分段寿命评估提供了支持。不过,现场操作限值仍应依据适用的标准、实测材料性能以及对相同规格连续油管进行的全尺寸试验来制定。
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