【摘要】：連續(xù)油管是一根無螺紋連接的長油管,因此每次起下作業(yè)過程中都要發(fā)生多次彎曲變形,極易發(fā)生疲勞失效,進而導(dǎo)致連續(xù)油管應(yīng)用成本加大,無法大規(guī)模使用。為此本文建立連續(xù)油管三維有限元模型,基于有限元法分析連續(xù)油管的疲勞壽命,為工程使用提供參考。本文考慮連續(xù)油管地面工作實際情況,將連續(xù)油管簡化為彎曲梁,應(yīng)用梁彎曲變形理論,結(jié)合連續(xù)油管的彈塑性變形,推導(dǎo)出滾筒處彎曲連續(xù)油管的彎矩和拉力計算公式以及彈塑性極限彎矩和彈性極限彎曲半徑。應(yīng)用疲勞壽命的有限元分析方法,建立連續(xù)油管三維有限元模型,分析了不同內(nèi)壓與壁厚連續(xù)油管的疲勞壽命,通過與試驗結(jié)果的對比發(fā)現(xiàn)有限元法與試驗得到的結(jié)果基本相同,驗證了有限元法分析連續(xù)油管疲勞壽命的正確性。最后分析了不同外徑和壁厚的無損傷連續(xù)油管在不同內(nèi)壓和軸向力作用下的疲勞壽命,以及存在不同橢圓度、裂紋方向、裂紋長度、磨損程度連續(xù)油管的疲勞壽命,得到了不同條件下無損傷連續(xù)油管與有損傷連續(xù)油管疲勞壽命的變化規(guī)律。分析結(jié)果表明:隨著連續(xù)油管外徑與壁厚的增加,連續(xù)油管的疲勞壽命也會增加;軸向力增加5倍時連續(xù)油管疲勞壽命僅減小10%左右;隨著內(nèi)壓的增加,連續(xù)油管疲勞壽命在逐漸減小;隨著橢圓度、裂紋和磨損程度的增加,連續(xù)油管的疲勞壽命均會明顯減小,裂紋對連續(xù)油管疲勞壽命的影響較為明顯,產(chǎn)生軸向裂紋的連續(xù)油管疲勞壽命約為產(chǎn)生環(huán)向裂紋連續(xù)油管的8倍左右。
[Abstract]:Continuous tubing is a long tubing without threaded connection, so it is easy to cause fatigue failure during every operation, which leads to the increase of application cost of coiled tubing, which can not be used on a large scale. In this paper, a three-dimensional finite element model of continuous tubing is established, and the fatigue life of coiled tubing is analyzed based on finite element method, which provides a reference for engineering application. In this paper, considering the actual working conditions of continuous tubing on the ground, the continuous tubing is simplified as a curved beam, and the theory of beam bending deformation is applied to the elastic-plastic deformation of continuous tubing. The formulas for calculating bending moment and tensile force of continuous tubing at the cylinder are derived, as well as elastic-plastic ultimate bending moment and elastic limit bending radius. Using the finite element analysis method of fatigue life, the three-dimensional finite element model of continuous tubing is established, and the fatigue life of coiled tubing with different internal pressure and wall thickness is analyzed. By comparing with the experimental results, it is found that the finite element method is basically the same as the experimental results, which verifies the correctness of the finite element method in analyzing the fatigue life of continuous tubing. Finally, the fatigue life of undamaged continuous tubing with different outer diameter and wall thickness under different internal pressure and axial force is analyzed, and the fatigue life of continuous tubing with different ellipticity, crack direction, crack length and wear degree is analyzed. The fatigue life of undamaged continuous tubing and damaged coiled tubing is obtained under different conditions. The results show that the fatigue life of the coiled tubing increases with the increase of the outer diameter and wall thickness of the coiled tubing, and the fatigue life of the coiled tubing decreases only about 10% when the axial force increases 5 times. With the increase of internal pressure, the fatigue life of coiled tubing decreases gradually. With the increase of ellipticity, crack and wear degree, the fatigue life of coiled tubing decreases obviously, and the influence of crack on fatigue life of coiled tubing is obvious. The fatigue life of coiled tubing with axial crack is about 8 times of that of coiled tubing with annular crack.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE931.2

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