钛合金油套管抗挤毁性能计算与实验

摘要：

钛合金材料由于具有高的比强度,低弹性模量,优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为严酷工况环境下油井管和海洋油气开发工具的热门候选材料,但采用API、ISO的标准体系中的油套管挤毁计算方法得出的钛合金油套管抗挤毁强度缺乏验证.为此,在考虑制造缺陷的条件下,通过比较ISO/TR 10400标准中计算方法、外压强度挤毁准则计算方法、有限元模拟等3种不同方法计算出的钛合金油套管的抗挤毁强度,并与同等条件下钢制油套管的抗挤毁强度进行对比,得出了钛合金油套管的抗挤毁强度变化规律,最后选取了4种规格的钛合金油套管进行了实物外挤毁试验验证.研究结果表明:①钛合金油套管抗挤毁强度均随着径厚比的升高而下降,在径厚比值较低时,钛合金油套管和钢制油套管的抗挤毁强度相差不大,而当径厚比值较高时,钛合金油套管抗挤毁强度则显著低于钢制油套管;②强度挤毁准则方法计算出来的钛合金油井管抗挤毁强度和实际试验值较为接近,同时在径厚比大于15时,计算结果乘以0.9的系数,具有较好的安全性.结论 认为,该项研究成果可以为钛合金油套管的设计、使用和管理提供参考.

关键词：高温高压、天然气开发、钛合金油套管、径厚比、抗挤毁、力学计算、有限元分析、实物试验

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资助基金：国家科技重大专项“深井超深井高效快速钻井技术及装备”;陕西省创新能力支撑计划“油气开发用低成本高耐蚀钛合金油井管材料开发”;中国石油天然气集团有限公司基础研究、战略储备技术研究基金项目

在线出版日期：2020-11-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：94-101