高产曲井油管柱疲劳试验及疲劳寿命分析

摘要：

针对高产曲井油管柱在生产过程中高速流体诱发其振动产生的疲劳失效问题,建立了油管柱动力学模型并求解得到交变应力响应,再结合管材S-N曲线和Miner线性累积损伤理论,形成高产曲井油管柱疲劳寿命分析方法.开展疲劳试验测定油管材料13Cr-L80的S-N曲线,且考虑试件表面质量、加载类型、应力集中和加工尺寸的影响对S-N曲线进行了修正.以南海西部某气田为例,分析了两口典型曲井(水平井和定向井)管柱在不同产量、不同管柱尺寸下的疲劳寿命.研究结果表明:产量越大,管柱疲劳寿命越短,水平井管柱达到油气藏年限(20 a)的临界产量为1.1×106 m3/d,定向井管柱达到油气藏年限的临界产量为4.5×105 m3/d;小尺寸管柱相对于大尺寸管柱更易发生疲劳失效.研究结果可为高产曲井油管柱的设计及现场作业提供有效的分析工具和理论依据.

关键词：高产曲井、流致振动、管柱、疲劳试验、疲劳寿命

所属期刊栏目：49

分类号：TE931(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金面上项目“深水无隔水管钻井钻柱纵-横-扭耦合非线性振动特性研究”;中海石油中国有限公司“十三五”重大项目“海上高温高压钻完井技术”;国家建设高水平大学公派研究生项目

在线出版日期：2021-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：86-95