连续管受力分析起下能力及疲劳计算.ppt

* * 拉力增大，椭圆率增加 * * 降低每次椭圆率等变形量的措施 减小连续管轴向拉力波动（卷绕与注入同步） 减小剪力 7. 连续管疲劳分析 高载荷水平 应力超过屈服应力 * * 低周疲劳 循环小于1000次 应变起主要作用 * * 实验应力应变与真实应力应变 实验：应力=载荷/原面积；应变=伸长/原长 真实：面积有变化；伸长有变化 P D l 0 l l l d 真应力 True stress 真应变 True strain 0 应力 应变 s-e s ys s-e 均匀变形 颈缩 断裂 * * ? =P/A=Pl/A0l0=(P/A0)[(l0+?l)/l0]=S(1+e) ? =ln(1+e)=ln(l /l0)=ln(A0/A） 工程应力、应变与真应力、真应变间关系 * * 单调加载下的应力—应变关系 ? -?曲线上任一点应变? 表示为： ? =?e+?p 弹性? -?e关系： ? =E?e ?-?p关系用Holomon关系表达为：? =K(?p)n Remberg-Osgood 弹塑性应力-应变关系：： s e e p e 0 e A 可知： 1)? - ? 响应随循环次数改变。 2)一定周次后有稳态滞后环。 3)有循环硬化和软化现象。 * * 循环应力-应变响应 滞后环 hysteresis loops 在?a=const的对称循环下， 应力、应变的连续变化。 ： e a a 稳态环 s 0 N=2 100 低碳钢的循环应力应变响应 N?，?a?，循环硬化；反之，为循环软化。 * * 应变疲劳性能 应变-寿命曲线 Manson-Coffin公式 * * ?-N曲线的近似估计 由拉伸性能估计材料的?-N曲线 式中，Su为极限强度；?f 是断裂真应变。 考虑平均应力的影响 注意 b、c＜0；拉伸平均应力有害，压缩平均应力有利。 * * 例 CT80连续油管用钢性能指标 De=0.027；?f =0.245。 思考题 减阻剂能降低液体流动阻力？ 同等长度的连续管绕滚筒的阻力比直管大 垂直井眼中管柱浮力均匀分布在管柱上吗 受压连续管螺旋屈曲后，连续管与井壁的摩擦力大幅增加，可能造成锁死。 受拉且受内压比受压且受内压的难失效。 连续管外挤失稳后形成4个塑性铰。 为何注入头要用很多摩擦块与连续管接触 * * 思考题 连续管卷绕在卷筒上再矫直后有塑性应变和残余变形。壁变薄，椭圆率变大。 椭圆率大的连续管抗外挤能力差。 在设计和操作连续油管作业机时应尽量避免滚筒和注入头的速度不同步。 连续管是低周疲劳还是高周疲劳？ * * * * * 连续管受力分析起下能力及疲劳计算 连续管受力分析起下能力及疲劳计算 连续管受力分析起下能力及疲劳计算 周志宏 长江大学机械工程学院 2014年11月1日 * * 内容 连续管概述 连续管流体阻力分析 连续管井中力学分析 连续管强度计算 注入头起下能力分析 连续管卷绕行为分析 连续管疲劳分析 * * 1. 连续管概述 * * 起下时间短、减少停产时间，常规油管的11倍。 起下钻时可以循环，封闭油管 可带压作业，对地层伤害小。 作用：洗井；酸化、压裂；气举；磨铣；砾石充填；封层 (注水泥, 架桥塞)；排液/完井管柱；射孔,测井；井下作业；定向钻井；打捞。 优点：作业简单，作业人员少，费用低。搬迁快，占地小，环保，占地面积是常规钻井的1/3。 可选择不同尺寸的油管作水力通道。 施工安全，维护方便。 可以通过大斜度井 1. 连续管概述 * * 注入器 结构：注入器、卷筒、鹅颈导向 特点：塑性变形，存在残 余变形，椭圆度 鹅颈导向 卷筒 2. 连续管流体阻力分析-井中 流体流动状态 层流 * * 过渡流 紊流 牛顿流体 流动阻力可由下式确定 * * 雷诺数为 紊流fanning系数 * * 幂率流体 本构方程 剪切应力 稠度系数 剪切速率 流变指数 广义雷诺数为 fanning摩阻系数 2. 连续管流体阻力分析-滚筒 非牛顿流体 Dean数 * * 紊流fanning系数用下式求 2. 连续管流体阻力分析-滚筒 * * 2. 连续管流体阻力分析-结论 牛顿流体与非牛顿流体 非牛顿流体的阻力可能小于清水（牛顿流体）阻力。 * * 直管与弯管 流体在弯管流动时，会产生二次流，导致流体流过弯管的阻力要大于流过直管的阻力。 3. 连续管井中力学分析 油井井眼轨迹 垂直井 定向井，增斜、降斜 水平井 * * 增斜 降斜 稳斜 3. 连续管井中力学分析 垂直井中连续管的力学分析 重力 井壁摩擦力 液体的浮力 * * 浮力作用在连续管的最下端 定向井