收藏本站
《吉林大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

抽油机井油管的断裂强度分析

王光普  
【摘要】:进入21世纪至今,我国GDP一直呈现出持续高速增长的态势。2010年,我国更是超越日本成为世界第二大经济实体。同年,我国跃居成为世界第一大汽车产出国与消费国。随着我国社会工业化的继续推进与汽车工业的迅猛发展,我国对能源(特别是石油能源)的需求日益增大。面对这种情况,国家一方面加大海外石油工业投资,另一方面对国内油田产能提出更高要求。但是,国内大多数油田历经几十年的开采,现在已经进入中后期开采阶段。由于油井综合含水量增大、开采深度增加等原因,抽油机井油管(以下简称为油管)的工作环境持续恶化,继而导致油管失效事故频发。 根据对吉林油田的调研情况来看,油管失效可以分为三种类型:油管断裂、油管漏失和油管脱扣。油管失效的部位有两处:管体和螺纹。由于油管断裂失效所造成的经济损失最大,而管体断裂又成为近年来最为突出的断裂形式。因而,围绕油管管体的断裂失效,本文主要做了以下工作。 一、理论调研 1.通过现场调研以及对相关文献的研究分析,选择在线弹性断裂领域内以油管中最常见的椭圆形裂纹为研究对象; 2.基于以往的研究成果,建立适合直井抽油系统的油管工作模型,并基于此模型对油管进行载荷及应力分析。 二、断裂强度分析 1.利用线弹性断裂理论,寻找适用于油管断裂强度分析的应力强度因子计算方法; 2.选用平面应变断裂韧性断裂准则、最大拉应力断裂准则和工程断裂准则,提出油管静强度分析方法,并利用该方法推导出油管中所容许最大缺陷尺寸及油管所容许最大工作应力的计估算式; 3.使用Paris定律分析油管的疲劳断裂强度,推导出油管的剩余疲劳寿命估算式。 三、验证 1.基于ASTM标准试验建立油管材料的平面应变断裂韧性KIC试验,对本文提出的油管断裂强度分析方法进行验证; 2.使用最新的扩展有限元方法(XFEM)对油管断裂进行分析,并将分析结果与本文方法及试验方法得到的结果进行对比分析,作为本文方法与试验法的有益补充。 四、应用1.新油管采购:采购时要求油管供应商提供油管的平面应变断裂韧性KIC,将其与利用本文方法得到的临界参数对比,从而确定其是否合格; 2.旧油管判废:利用本文方法确定油管容许的最大裂纹尺寸,若检测发现油管中所含实际缺陷尺寸大于该临界尺寸,则判定油管报废; 3.疲劳寿命预测:根据提供的工况及油管缺陷尺寸,预测该油管的剩余工作寿命。 通过以上工作,本文提出了一种适合工程应用的油管断裂强度分析方法,并推导出一系列适合直井抽油系统使用的油管断裂强度估算式。这些式子可以对直井抽油系统油管的合理使用提供参考指标,同时本文提出的断裂强度分析方法可以为同类型工程结构的断裂强度分析提供有益借鉴。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TE933

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张朝生;;耐腐蚀介质高合金油井管的开发[J];鞍钢技术;1988年12期
2 柴洪光;油井管无损探伤检验线噪声的分析与控制[J];宝钢技术;1994年02期
3 杜秀华,张德文,李强,李振钢;抽油机井油管疲劳断裂原因[J];大庆石油学院学报;2002年02期
4 周瑞芬,孟庆武,李淑华,王春华;大庆油田抽油机油管失效分析[J];大庆石油学院学报;2004年03期
5 林铁军;练章华;曾晓健;陈勇;刘晓峰;;应用XFEM模拟研究钻杆裂纹扩展过程[J];重庆大学学报;2010年07期
6 石川宪雄;栗桂琴;;相当于V—150的高强度油井管的特性[J];钢管技术;1981年02期
7 潼谷敬一郎;黄恺;;抗硫化氢应力腐蚀破裂油井管及抗压溃油井管的开发[J];钢管技术;1983年06期
8 德屋友谚;侯毅;;10.用于酸性油气井的高抗硫应力腐蚀裂纹的油井管[J];钢管技术;1984年Z1期
9 木舟;;油井管几种连接结构及密封型式[J];钢管;1993年04期
10 王治国,张毅;API圆螺纹油管接头上扣与拉伸过程的有限元应力分析[J];钢管;2001年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵启成;抽油机井油管失效机理及事故预防的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王慰军;基于ABAQUS的裂纹扩展仿真软件及应用[D];浙江大学;2006年
2 杨珺;平面裂纹扩展分析的扩展有限元法[D];南京航空航天大学;2007年
3 刘茂生;油井管接头内锥螺纹加工受力模型优化研究[D];上海交通大学;2008年
4 周忠斌;微分求积单元法在断裂分析中的应用[D];南京航空航天大学;2009年
5 谢海;扩展有限元法的研究[D];上海交通大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王海军,胡宗军,刘一华;确定复杂形状平面板的应力强度因子[J];安徽工程科技学院学报;2002年03期
2 杨伯源,牛忠荣;蜕化四边形等参元的单元节点挠动[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年01期
3 茆会勇,黄长安;孔边应力应变场的弹塑性有限元分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年04期
4 刘健;宋宇坤;李钢;;特殊螺纹石油套管上扣特性分析[J];辽宁科技大学学报;2009年03期
5 倪尔有;裂纹尖端的塑性区分析[J];鞍山钢铁学院学报;1994年02期
6 谢绒娜,李强;基于随机参数敏感性分析的焊接结构断裂失效概率估算[J];北方交通大学学报;2001年04期
7 司海宝;杨为民;吴文金;徐辉;;煤层底板突水的断裂力学模型[J];北京工业职业技术学院学报;2005年03期
8 孟广伟,宋贵海,王志超,王保国;空间轴对称裂纹问题的SQCE列式和计算[J];兵工学报;1996年03期
9 黄德武,丛美华,刘英;构件中的多裂纹在J积分计算中的互相作用及影响[J];兵工学报;2000年S1期
10 孟广伟;沙丽荣;李锋;李广博;;基于神经网络的结构疲劳可靠性优化设计[J];兵工学报;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘青峰;怀利民;谢基龙;缪龙秀;;断裂力学裂纹扩展仿真技术-裂纹制作[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 刘青峰;纪斌义;谢基龙;缪龙秀;;断裂力学裂纹扩展仿真技术-扩展特性[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 周宏刚;宋彦琦;;断裂力学中两种断裂准则的认识及应用[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
4 何书韬;赵耀;;周向表面裂纹损伤海洋平台圆柱壳的拉载弹塑性解[A];纪念徐秉汉院士船舶与海洋结构力学学术会议论文集[C];2011年
5 段静波;李道奎;尚国华;雷勇军;;裂纹尖端“加料”奇异单元周围的过渡等参单元研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 许志倩;闫相祯;杨秀娟;;特殊螺纹套管接头连接性能的安全可靠性分析[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
7 胡盈辉;由小川;庄茁;;交变内压与温度作用下的压力容器寿命评估[A];2010’力学与工程应用学术研讨会论文集[C];2010年
8 王金伟;刘捷;;静载下箱体主轴承座启裂数值分析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
9 汤云霞;王文云;时军虎;张旭;;浅谈特殊螺纹接头密封性能与结构[A];科技创新与节能减排——吉林省第五届科学技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
10 庄茁;王向东;张朝晖;林勇文;赵志明;滕锦;王璞;;力学在飞机结构设计中的应用与发展 第16届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘艳萍;焊接桥梁钢疲劳裂纹扩展行为研究[D];华中科技大学;2010年
2 林荣伟;CFL加固RC梁疲劳裂纹扩展规律及寿命预测[D];华南理工大学;2010年
3 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
4 杨广雪;高速列车车轴旋转弯曲作用下微动疲劳损伤研究[D];北京交通大学;2011年
5 梁钦锋;扩散火焰形态及气化炉内熔渣沉积与传热规律研究[D];华东理工大学;2010年
6 沙丽荣;基于正交基神经网络的结构可靠性分析[D];吉林大学;2011年
7 郭佳奇;岩溶隧道防突厚度及突水机制研究[D];北京交通大学;2011年
8 张俊清;高速列车空心车轴表面裂纹应力强度因子研究[D];北京交通大学;2011年
9 王金伟;连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D];吉林大学;2011年
10 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹俊伟;基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳强度研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王宝媛;混凝土断裂性能及其影响因素的试验研究[D];大连理工大学;2010年
3 赵一阳;基于临界面法的焊接结构多轴疲劳强度研究[D];大连理工大学;2010年
4 朱传锐;基于扩展有限元和水平集理论的裂纹扩展问题研究[D];河南理工大学;2010年
5 康杰;单颗粒脆性材料冲击破碎三维数值模拟[D];沈阳理工大学;2010年
6 褚凯;焊接接头的裂纹尖端塑性区及多裂纹断裂模拟[D];华东理工大学;2011年
7 郑安兴;基于XFEM的重力坝裂纹开展数值分析研究[D];昆明理工大学;2010年
8 黄金;FRANC2D/3D网格技术研究与应用[D];昆明理工大学;2008年
9 高翠兰;应力吸收层沥青混合料路用性能及力学性能研究[D];山东建筑大学;2011年
10 徐宗超;碾压混凝土诱导缝断裂性能试验及数值分析[D];辽宁工业大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王治国,刘玉文;宝钢特殊螺纹油管的设计分析[J];宝钢技术;2000年06期
2 杜传军;接箍镀铜对油管抗粘扣性能的影响[J];宝钢技术;2001年03期
3 刘玉文,王治国,黄子阳;圆螺纹油管接头齿面接触应力与粘扣分析[J];宝钢技术;1999年02期
4 张兴钤;蠕变过程中晶粒间界裂断的机构[J];北京钢铁工业学院学报;1956年01期
5 王琍,张汝忻,邹家祥,臧勇;API圆螺纹套管接头应力场分布实验[J];北京科技大学学报;2000年06期
6 王琍,陈兆能,佟德纯,邹家祥,臧勇;套管接头螺纹滑脱失效有限元模拟[J];北京科技大学学报;2001年02期
7 王东海;论中国的石油资源安全战略[J];北京理工大学学报(社会科学版);2003年05期
8 陈凤;罗美娥;卫秀芬;黄玉波;;大庆油田完井工艺技术现状及发展方向[J];测井技术;2006年04期
9 董玉文;任青文;;基于XFEM的混凝土开裂数值模拟研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2009年01期
10 张晓琦,杨健,杨自林;采用API石油专用管材标准应注意的问题[J];重庆石油高等专科学校学报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王永亮;微分求积法和微分求积单元法——原理与应用[D];南京航空航天大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王禾丁,谷开昭,朱爱萍;各种油管锚定方法浅析[J];石油矿场机械;2003年06期
2 崔旭明,何富君,谭云,杨晓翔,罗敏,张永弘;油管的疲劳强度分析[J];应用力学学报;2003年01期
3 范兴亮,何春容,何世明,李荣;用计算机校核油管柱强度的方法[J];钻采工艺;2005年02期
4 谢守平;;可增加下入深度的变径连续油管柱[J];石油机械;2005年12期
5 黄满良;张广叶;王晓梅;张东亭;韩莉;刘长军;高宝;;不同压差下组合油管柱最大下入深度的图解法[J];石油矿场机械;2007年08期
6 郑刚;刘扬;窦守进;任丽华;文献哲;纪会和;;油管柱分离器的研制与应用[J];石油机械;2007年10期
7 李治淼;何富君;冯耀荣;刘巨保;;基于双层接触间隙元的油管柱静力学分析[J];大庆石油学院学报;2008年01期
8 叶翠莲;乔智国;;油管柱屈曲临界载荷的理论计算方法[J];天然气技术;2008年02期
9 田文广;刘荣;白素梅;刘竟成;;高产气井油管柱的振动特性[J];油气田地面工程;2011年01期
10 姜明明;樊建春;马洪刚;;深水油气生产中温度对油管柱变形的影响研究[J];石油机械;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 高德利;;石油管柱力学与工程研究进展[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
2 李海峰;;石油管柱下井遇阻碰撞的数值模拟及系统集成开发[A];中国工程物理研究院科技年报(2008年版)[C];2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨竞哲;油管断裂失效的分析[D];吉林大学;2010年
2 张学东;抽油机井油管判废技术研究[D];大庆石油学院;2009年
3 姚红燕;油水井油管的腐蚀与防护措施研究[D];中国石油大学;2007年
4 王光普;抽油机井油管的断裂强度分析[D];吉林大学;2011年
5 何磊;油管内涂抗磨新材料及涂覆工艺的研究与应用[D];中国石油大学;2007年
6 陈朝晖;特殊螺纹油管入井质量控制技术研究[D];西安石油大学;2012年
7 童斌;玻璃钢油管在油水井应用技术研究[D];中国石油大学;2011年
8 王鹏;高压高产气井试气用油管柱抗挤毁性能研究[D];西安石油大学;2013年
9 冷陆游;抽油机井油管柱螺纹连接强度与寿命可靠性分析[D];燕山大学;2013年
10 李培培;无线声波遥测下井仪的研究[D];西安石油大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026