[发明专利]一种表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法

说明书

本发明涉及一种表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法，属管柱安全评价领域。包括筛选确认球形缺陷、检测球形缺陷的形状几何参数、区分球形刮痕缺陷和球形压痕缺陷、分别理论计算含球形刮痕和球形压痕缺陷的连续管疲劳寿命、对含球形压痕缺陷连续管进行四级评价、对含球形刮痕缺陷连续管进行三级评价，本发明公开的表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法，其可以弥补目前对含球形刮痕和球形压痕缺陷连续管安全评估的不足，正确认识球形刮痕缺陷和球形压痕缺陷的不同，且正确使用含球形缺陷连续管，降低使用分险。

技术领域

本发明涉及一种表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法，属管柱安全评价技术领域。

背景技术

连续管广泛应用于修井、钻井、完井、测井、增产等油气勘探开发领域，并发挥着越来越重要的作用。然而，井下复杂且恶劣的作业环境对连续管的疲劳寿命是极大的考验，同时，在运输和操作过程中不可避免的受到损伤，可能会出现表面缺陷。国外服务公司对2006~2017年间连续管作业故障情况进行统计，结果表明腐蚀、机械损伤、制造缺陷和人为误操作是造成连续管失效的主要原因，占失效总量的80%~90%。因此，含缺陷连续管疲劳寿命的研究对准确评估连续管剩余寿命和油气安全开采具有重要意义。

国内外学者对连续管疲劳寿命进行了大量研究。对完整连续管疲劳寿命的研究主要有：Newman和Tipton等人在大量实验数据基础上，根据Miner线性累积理论建立了完整连续管寿命评估模型；Collins等人提出了等效应力和等效总应变幅的概念，根据等效应变幅和单轴应力状态下得到的低周疲劳S-N曲线预测连续管的寿命；Avakov等人对不同压力水平下的三种材料连续管进行了疲劳试验，提出了以等效应变作为主应变的失效准则，建立了连续管的寿命预测模型。目前对含球形刮痕缺陷和压痕缺陷的连续管疲劳寿命研究较少，也没有比较准确的含球形缺陷连续管疲劳寿命理论模型。

鉴于目前不能对含球形刮痕和压痕缺陷连续管进行分类安全评价，因此急需一种表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法，可以弥补目前对含球形刮痕和压痕缺陷连续管疲劳寿命评估的不足，正确使用含球形缺陷连续管，降低使用分险。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能对含球形刮痕和压痕缺陷连续管进行分类准确安全评价，从而正确使用含球形缺陷连续管，进而降低使用分险的表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法。

一种表面含球形刮痕和压痕的连续管安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在服役连续管表面筛选和确认球形缺陷；

第二步：利用缺陷检测设备测量球形缺陷在连续管管体表面的深度a、球形的直径d；

第三步：区分球形刮痕缺陷和球形压痕缺陷；由于球形刮痕缺陷和球形压痕缺陷对连续管疲劳寿命的影响机理不同，为了后期评价的需要，所以把球形缺陷区分为球形刮痕缺陷和球形压痕缺陷；

第四步：分别建立含球形刮痕和球形压痕缺陷的连续管疲劳寿命理论模型，并分别理论计算含球形刮痕和球形压痕缺陷的连续管疲劳寿命，根据疲劳寿命计算结果反推出球形缺陷深度，计算球形缺陷深度与连续管壁厚的比值（深厚比）；在考虑球形缺陷敏感参数的基础上，计算含球形刮痕和球形压痕缺陷连续管疲劳寿命方法如下：

为了准确评估球形缺陷处应变，引入了应变集中系数，如公式（1）所示。对应的轴向应变集中系数、环向应变集中系数和径向应变集中系数如公式（2）所示。

式中，为应变集中因子；为连续管球形缺陷根部应变； 为名义应变，即没有球形缺陷处的应变； 为轴向应变集中系数； 为球形缺陷根部轴向应变；为环向应变集中系数；为球形缺陷根部环向应变；为径向应变集中系数； 为球形缺陷根部径向应变。

基于厚壁圆筒理论得到在内压作用下连续管的径向应力、环向应力和轴向应力：