【正文】 例如，在很淺的井中過度循環(huán)連續(xù)油管可能反饋出錯誤信息一一管柱運(yùn)行狀況良好，而實(shí)際上管柱可能已經(jīng)快要斷裂。起出井口時，產(chǎn)生上述 3 個反向彎曲動作。e)　卷筒和導(dǎo)向架　連續(xù)管起出和下入井時,經(jīng)過卷筒和導(dǎo)向架時,此時卷繞半徑都要超過彈性限度發(fā)生塑性變形。近年來工程應(yīng)用人員做了很多關(guān)于影響連續(xù)管工作壽命因素的試驗(yàn)分析,各參數(shù)對管壽命的影響程度可能有誤差,但各個參數(shù)總的影響態(tài)勢是一致的。說明連續(xù)油管的疲勞壽命受內(nèi)部壓力的影響較顯著，因此，實(shí)際使用過程中應(yīng)盡量控制連續(xù)油管的內(nèi)壓。第 7 列數(shù)據(jù)為現(xiàn)文建立的壽命預(yù)測模型計(jì)算得到的數(shù)據(jù)。一拉伸強(qiáng)度為 的材料的斷面收縮率。在導(dǎo)r?1N向拱上等效應(yīng)力水平 的單獨(dú)作用下的總循環(huán)壽命為 。(3)等效應(yīng)力根據(jù)國外在連續(xù)油管方面的研究結(jié)果及國外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在連續(xù)油管的材料和規(guī)格一定的情況下，低周疲勞壽命受內(nèi)部壓力的影響最為顯著，其次才是彎曲應(yīng)力的作用。od一連續(xù)油管的外徑，mm。該方法在經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的確定上缺乏理論根據(jù)，預(yù)測壽命與實(shí)驗(yàn)值差別較大?？傊瑢τ诙噍S低周疲勞破壞的損傷積累和壽命估算目前主要有三種方法:即等效應(yīng)變法、能量法和臨界面法。迄今為止己經(jīng)建立和提出的疲勞估算理論和方法有:名義應(yīng)力法、應(yīng)力梯度法、局部應(yīng)力應(yīng)變法、應(yīng)力嚴(yán)重系數(shù)法、細(xì)節(jié)疲勞額定值法、能量法、場強(qiáng)法、斷裂力學(xué)理論及正在研究發(fā)展的損傷力學(xué)理論等。特別是近年來，隨著機(jī)械向高溫、高速和大型方向發(fā)展，機(jī)械的應(yīng)力越來越高，使用條件越來越惡劣，疲勞破壞事故更是層出不窮。二是由于連續(xù)油管作業(yè)過程中的循環(huán)彎曲疲勞作用。b 當(dāng)連續(xù)油管進(jìn)入導(dǎo)向架時，連續(xù)油管沿導(dǎo)向架的彎曲半徑發(fā)生彎曲。井下落物將連續(xù)油管堵塞或卡住，導(dǎo)致在起下連續(xù)油管過程中卡斷等。連續(xù)油管作業(yè)機(jī)在作業(yè)完成后，很少進(jìn)行防銹處理，因此，腐蝕嚴(yán)重，特別對連續(xù)油管，易銹蝕，使其壽命大大縮短。國內(nèi)使用的主要是從美國優(yōu)質(zhì)管公司引進(jìn)的QT 一 700 材料連續(xù)油管，屬 ASTM606 一 4 鋼的改進(jìn)產(chǎn)品，而目前國外已經(jīng)在生產(chǎn)和使用其改進(jìn)后的 QT 一 800 和 QT 一 1000 材料。一盤連續(xù)油管長度為 20224000m，當(dāng)進(jìn)行深井作業(yè)時，需將兩段連續(xù)油管焊接在一起使用。連續(xù)油管在運(yùn)輸途中表面碰傷，在清蠟作業(yè)中受到落入井下的刮蠟器的劃傷。5)疲勞斷裂和腐蝕疲勞斷裂。2)低應(yīng)力脆斷。 連續(xù)油管失效形式連續(xù)油管工作條件比較惡劣，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，其失效形式多種多樣，通過失效分析，歸納起來大致有以下 3 大類型。(5)連續(xù)油管橢圓度。其余意義同前。連續(xù)油管在井內(nèi)的該鎖定就稱為做螺旋鎖定。國外稱之為卷曲蠕變。運(yùn)用軟件計(jì)算結(jié)果列于表 表 22 連續(xù)油管彎曲半徑連續(xù)油管規(guī)格(ni) 外徑(mm) 最小彎曲半徑(mm)3/4 41121 54831 1/4 68541 1/2 82241 3/4 95952 109662 3/8 12885如果管子彎曲時彎曲半徑小于表 22 所列的值，那它將產(chǎn)生塑性變形。這些拉伸一彎曲交替變形發(fā)生的位置見圖 2—4.圖 2 一 4 連續(xù)油管作業(yè)機(jī)工作簡圖在下井操作中，當(dāng)牽引鏈條把連續(xù)油管拉離卷筒時，卷筒液馬達(dá)的反向扭矩阻止油管離開，此時油管受拉，把連續(xù)油管首次彎曲一拉直，圖中示為彎曲動作1。圖 2 一 3 連續(xù)油管受軸向壓力大于壓曲臨界載荷時彎曲狀態(tài)1 一套管或油管。??圖 2—2 連續(xù)油管受力狀態(tài)圖(l) 軸向應(yīng)力 連續(xù)油管的軸向應(yīng)力是由作用在其上的軸向載荷產(chǎn)生的。3)老井第二次鉆井或加深鉆井。連續(xù)油管特別適用于水平井的完井及射孔作業(yè)。(7)擠水泥封堵采用連續(xù)油管可進(jìn)行下述類型的擠水泥作業(yè):(l)擠注環(huán)形空間。用水泥車或其它液泵將清水、油或其它液體通過連續(xù)油管泵入井內(nèi)進(jìn)行沖洗。鉻鋁合金鋼連續(xù)油管在現(xiàn)場長期使用后，經(jīng)維修焊接油管本身部分屈服強(qiáng)度也可達(dá)到 550MPa，仍能在現(xiàn)場繼續(xù)使用。連續(xù)油管卷軸用于存放和下放油管。(2)連續(xù)油管卷軸。因此，如何引進(jìn)、吸收和開發(fā)連續(xù)油管疲勞壽命試驗(yàn)裝置技術(shù)，對連續(xù)管的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測，是擺在我國科研人員面前的又一新的課題。在完井過程中，可使用鉆并用連續(xù)油管作業(yè)機(jī)直接進(jìn)行射孔、增產(chǎn)措施、地層誘噴以及下入連續(xù)油管作為生產(chǎn)管柱進(jìn)行生產(chǎn)等。(2)缺乏必要的連續(xù)油管疲勞壽命、應(yīng)力、摩阻分析的試驗(yàn)裝置，現(xiàn)場應(yīng)用連續(xù)油管缺乏理論依據(jù)。中國石油大學(xué)王優(yōu)強(qiáng)和張嗣偉等,利用模糊貝葉斯(Bayes)理論方法確定連續(xù)管疲勞壽命概率分布模型,得出疲勞壽命預(yù)測模型和影響壽命的主要因素。1993 年,Otis 工程公司的 Avakov 等人對內(nèi)壓為 不同壓力水平下的三種材料(QT70, SYMAX80 和 SYMAX100)的連續(xù)管進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:同種加工及熱處理工藝在不同內(nèi)壓下管徑的增加是彎曲——拉伸失效循環(huán)周次的線性函數(shù)。在現(xiàn)場實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納出部分力學(xué)分析計(jì)算模型，同時也研制出適應(yīng)連續(xù)油管作用的井下工具。作業(yè)車底盤離合器斷裂。用得比較多的是沖砂堵、氣舉排液和清蠟，占 95%以上。到目前為止，用于生產(chǎn)油管的連續(xù)油管已有、 、 603mm、 73mm、和 等 5 種，并且隨著水平井和大???斜度井技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)油管己成為油田作業(yè)中運(yùn)送井下工具和水平井測井不可多得的理想工具。自 1991 年起，連續(xù)油管用作速度管柱的設(shè)計(jì)及安裝長度就己超過 6096m。1992 年初，美國石油學(xué)會開始編制“連續(xù)油管作業(yè)和應(yīng)用”作為 API 的推薦作法，以宣傳和規(guī)范有關(guān)連續(xù)油管的工程、設(shè)計(jì)、制造、配套、安裝、試驗(yàn)及操作。1980 年，開始采用屈服強(qiáng)度為 的鋼板軋制連續(xù)油管，明顯地改善了連續(xù)油管的性能。19641967 年，油、氣工業(yè)用連續(xù)油管外徑為 ??4，1967 年至 70 年代初則主要使用外徑為 的連續(xù)油管。波紋公司于 1967 年建立了連續(xù)油管生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)外徑為 和 的連續(xù)油管。與常規(guī)技術(shù)相比，連續(xù)油?管技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用且作業(yè)效率高，在油氣工業(yè)中已獲得廣泛認(rèn)可。連續(xù)管是一種??1,2高強(qiáng)度和高韌性的管材，卷在滾筒上，被廣泛應(yīng)用于修井、測井和鉆井等領(lǐng)域。在該模型中,將連續(xù)油管的復(fù)雜應(yīng)力轉(zhuǎn)化為等效的單向拉伸應(yīng)力,將連續(xù)油管的低周疲勞應(yīng)變壽命關(guān)系轉(zhuǎn)化為應(yīng)力壽命關(guān)系,得到了一個半經(jīng)驗(yàn)壽命公式。摘要連續(xù)油管(CT)是相對于常規(guī)螺紋聯(lián)接油管而言的，它又稱為撓性油管、蛇形管或盤管。用國外連續(xù)油管的部分疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，結(jié)果表明,建立的壽命預(yù)測模型計(jì)算壽命值與實(shí)驗(yàn)值基本接近,模型基本正確。連續(xù)油管作業(yè)最初的概念是在油氣井的生產(chǎn)油管內(nèi)下入小直徑的連續(xù)油管完成特定的修井作業(yè)，如洗井、打撈等。 現(xiàn)代連續(xù)油管技術(shù)源于第二次世界大戰(zhàn)期間盟軍的“PLUTO ”計(jì)劃，該計(jì)劃完成后，盟軍在英國和法國之間鋪設(shè)了一條穿越英吉利海峽、總長近 49000m 的海底輸油管道 。到了 70 年代初，又開始生產(chǎn)外徑為 的連續(xù)油管。這一期間，連續(xù)油管主要用于淺井作業(yè)。 1983 年，在阿拉斯加，連續(xù)油管開始被用于擠注水泥作業(yè)。目前，世界上幾大主要連續(xù)油管與連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的制造廠商均集中在美國，它們是精密油管技術(shù)公司(Precision Tube Technology)、優(yōu)質(zhì)油管公司(QualityTubing Inc)和西南管材公司(Southwesten Pipe Inc)三大連續(xù)油管制造公司及 Bowen， Hydra Rig(1991 年與 Drexel 公司合并)和 Otis 等連續(xù)油管作業(yè)機(jī)制造公司 。 (2)新開發(fā)的作業(yè)項(xiàng)目迅速增加1991 年 l 月，法國 Efl 公司在巴黎盆地用連續(xù)油管對現(xiàn)有一口直井進(jìn)行第二次鉆井加深試驗(yàn)成功。為了加強(qiáng)連續(xù)油管技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)理論和工藝研究，美國石油學(xué)會每隔兩年都要舉行一次連續(xù)油管技術(shù)應(yīng)用成果發(fā)布會。連續(xù)油管作業(yè)在我國油田受到普遍歡迎。注入頭驅(qū)動主軸被折斷或鏈條張緊軸被折斷。自連續(xù)油管問世以來，國外就對連續(xù)油管進(jìn)行了研究。同一種的材料、管徑、加工及熱處理工藝下,當(dāng)環(huán)向應(yīng)力相等兩種管徑的失效次數(shù)幾乎是相同的。研究認(rèn)為,由壓力引起的靜剪切應(yīng)力分量對疲勞壽命的影響是非線性的,因此傳統(tǒng)的失效理論己不適于描述或估計(jì)連續(xù)管的壽命,于是提出了基于以等效應(yīng)變作為主應(yīng)變的失效準(zhǔn)則,建立了連續(xù)管的壽命預(yù)測模型。江漢石油學(xué)院鐘守炎等根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)用 TableCurve3D 軟件建立了連續(xù)管直徑增長預(yù)測模型。(3)連續(xù)油管主要應(yīng)用在修井作業(yè)，還未應(yīng)用到鉆井上，且相應(yīng)配套的連續(xù)油管工具、鉆井技術(shù)差。利用連續(xù)油管進(jìn)行老井重入，為油公司提供了利用現(xiàn)有井筒開采其他儲層及深部儲層的機(jī)會，并可以達(dá)到提高井的產(chǎn)量、減少邊底水的錐進(jìn)、重新構(gòu)造二次及三次采油過程中的泄流形式等目的，同時節(jié)省了打新井的鉆井、完井投入?？傊?，研究、開發(fā)及推廣應(yīng)用連續(xù)油管疲勞壽命試驗(yàn)裝置技術(shù)，更好地為油田生產(chǎn)服務(wù)，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。(3)井口防噴器。井口防噴器，即 BOP 系統(tǒng)，用于防噴。(3)欽合金鋼連續(xù)油管欽合金連續(xù)油管具有重量輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。(2)清蠟連續(xù)油管作業(yè)機(jī)同熱油熔蠟車配套使用，循環(huán)熱水、油或循環(huán)清蠟劑以溶解蠟垢物質(zhì)，效果很好。(2)補(bǔ)注水泥(水錐和氣錐)。(11)連續(xù)油管作清洗管線 油氣管線會因積蠟或水垢而堵塞。4)套管“開窗”側(cè)鉆。前面已經(jīng)分析知連續(xù)油管的軸向載荷，于是，當(dāng)連續(xù)油管受拉時，軸向應(yīng)力為: (2 一 1)/aFA??式中: 一連續(xù)油管的軸向應(yīng)力，N/ 。2 一連續(xù)油管由 Lubinski 提出的兩個方程確定了螺旋屈曲的曲率 C 與軸向力 之間的關(guān)系:aF (2 一 2)224/()CR???? (2 一 3)8aFEI由式(2 一 3)解得 并代入式(2 一 2)得:2/ (2 一 4)2aRCI??則屈曲產(chǎn)生的彎矩為: (2 一 5)bMEI將式(2 一 4)代入 (2 一 5)得 : (2 一 6)2abIFR??彎曲應(yīng)力為: (2 一 7)0/bMrI?將式(2 一 6)代入 (2 一 7)得 : (2 一 8)02abEFRI??式(2 一 8)中 同 2EI 相比非常小，可忽略不計(jì)，對連續(xù)油管而言，這一近2a似使 增加不到 1%，則式(2 一 8)為:b? (2 一 9)0/(2)baFRrI??當(dāng)連續(xù)油管受壓時，總的軸向應(yīng)力在截面上的分布是不同的。當(dāng)連續(xù)油管進(jìn)人導(dǎo)引架時，油管由直變彎、導(dǎo)引架彎曲半徑從 54 英寸( 米)到 98 英寸( 米) ，油管發(fā)生塑性彎曲變形，圖中示為彎曲動作 2。如果管內(nèi)同時還存在內(nèi)壓，則外徑將增大。2）連續(xù)油管在作業(yè)中的屈曲在連續(xù)油管下入過程中，由于管柱本身的重力的影響和管柱與井壁摩擦的影響，使得管柱在受壓時由初始的近似直線狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))變?yōu)榍€狀態(tài)(另一種穩(wěn)定狀態(tài))，這就是管柱的屈曲。圖 2 一 5 連續(xù)油管在井內(nèi)發(fā)生縱向彎曲示意圖連續(xù)油管卷繞在卷筒上產(chǎn)生的塑性變形會永久殘留在金屬晶粒構(gòu)造內(nèi)。s一般情況下，連續(xù)油管在工作時，內(nèi)壓 ，大于外壓 ，故油管內(nèi)表面的周ipop向應(yīng)力要大于外表面的周向應(yīng)力(有少數(shù)情況相反)。因此，實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)，工業(yè)上一般使用 的安全系數(shù)。(1)變形失效對連續(xù)油管，主要是塑性變形失效。如連續(xù)油管焊縫的脆性斷裂。由于連續(xù)油管要不斷地導(dǎo)入或繞下滾筒，并通過彎曲形導(dǎo)向架，因而會受到交變循環(huán)應(yīng)力作用，而井中往往又有腐蝕介質(zhì)的侵蝕。在注入過程中由于夾持過緊而在表面留下壓痕等。由于我國焊接技術(shù)上的差距，使得焊接達(dá)不到要求。另外，連續(xù)油管在生產(chǎn)制造過程中，工藝過程比較復(fù)雜。如某油田的作業(yè)機(jī)年作業(yè)十幾次，作業(yè)過程受到雨淋，在庫中明顯看到在滾筒外層的連續(xù)油管全部生銹變黃。3)注入頭夾緊部分咬傷連續(xù)油管。c 通過導(dǎo)向架后進(jìn)入牽引鏈條總成，連續(xù)油管重新被拉直。而造成連續(xù)油管早期失效的主要原因有腐蝕性作業(yè)和人為操作失誤引起的連續(xù)油管機(jī)械損傷。因此國內(nèi)外都己經(jīng)或正在投入大量人力物力來開展這方面的研究工作。對連續(xù)油管工作過程中的疲勞，因現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中一般彎曲循環(huán)次數(shù)均在 1000 次以下，所以屬于典型的低周疲勞或應(yīng)變疲勞問題。(2)連續(xù)油管的疲勞壽命預(yù)測現(xiàn)狀對連續(xù)油管低周疲勞的研究，TiptnoNweman 和 Newburn 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了目前用于研究多軸低周疲勞的大量失效理論，根據(jù)疲勞損傷的 Miner 線性累積理論建立了壽命估計(jì)模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對內(nèi)壓較小的情況下估計(jì)的結(jié)果較為理想，但隨著連續(xù)油管內(nèi)部壓力的進(jìn)一步增高，由周向應(yīng)力引起的損傷機(jī)理用線性累積損傷理論則很難再去解釋。Wu通過綜合分析各影響因素，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的方法對連續(xù)油管的工作壽命進(jìn)行了估計(jì)。E 一彈性模量，MPa。而對于某一連續(xù)油管來說，一般其卷筒直徑和導(dǎo)向拱彎曲半徑是固定不變的，即該連續(xù)油管在工作過程中所承受的彎曲應(yīng)力可看作是一不變量，雖然在壓力變化時連續(xù)油管的‘應(yīng)力狀態(tài)會發(fā)生變化，但在等效應(yīng)力公式中可以將彎曲應(yīng)力作為一常數(shù)項(xiàng)來處理 。根據(jù)疲勞強(qiáng)度理論有下g?2N列關(guān)系: