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套管抗挤强度分析及计算.pdf

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维普资讯 第 30卷 第 3期 西南石油大学学报 (自然科学版) V01.30 No.3 2008 6』{ JournalotSouthwestPetroleum UniversityrScience TechnologyEdition1 Jun. 2008 文章编号:1000—2634(2008)03—0l39—04 套管抗挤强度分析及计算 申昭熙,冯耀荣,解学东,杨 鹏 (中国石油天然气集 团公司管材研究所,陕西 西安 710065) 摘 要:为提高套管挤毁压力预测精度,应用统计方法对 213根套管全尺寸挤毁试验数据进行 了方差分析,研究了外 径不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响。分析结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度 的主要 因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不 圆度 、壁厚不均度和残余应力的不 同位置组合进行 了模拟分析 。结果表 明,数值相 同的外径不圆度 、壁厚不均度及平 均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。最后提出了一个套管抗挤强度计算公式,计算简单,精度可满足 工程要求。 关键词 :套管;抗挤强度;方差分析;有限元分析;全尺寸试验 中图分类号:TE973;TBI2 文献标识码 :A DOI:10.3863/j.issn.1000—2634.2008.03.036 影响套管抗挤强度的因素很多,如外径与壁厚 比 值,材料屈服强度 ,外径椭圆度 ,壁厚不均度 ,残余应 力 ,应力应变曲线等。一直以来 ,很多研究试图得到 邗驮一一一一颔方一姗谶一一一渤一嘲表一个一一一一一一激一一一一一一一lc:幻”%,H勰牾加¨ 一 个包括这些因素或者部分因素的比较完备的套管 抗挤强度计算公式 引。上述公式均建立在理想椭 圆管、理想屈服硬化应力 一应变和均匀环向残余应力 等假设基础上。研究表明,这些计算公式存在计算误 差大(超过 100%) ,或者计算非常复杂 ,或 分析模型仅考虑单一因素 ,和实际相差大 L4—77。 本文利用统计学方法研究了套管外径不圆度、 壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影 均 平 一 一 响,应用有限元方法对外径不圆度 、壁厚不均度和平 余残平洛水 个一一披一一 均残余应力的不同位置组合进行了分析。在上述研 方差分析过程中进行 了多次因素选择,对各因 究分析的基础上提出一个精度较高、形式简单、计算 素的交互作用也做了分析。表 1中5因素的方差分 方便的套管抗挤强度计算公式,可用于评价具体规 析结果见表2。 格、钢级的套管抗挤强度最大、最小值,设计优化高 抗挤套管和套管柱等工程实践 。 表 2 挤毁试验数据方差分析结果 1 统计分析 利用统计学方法对 213根套管的全尺寸挤毁试 验数据进行了方差分析,试样包括高抗挤套管和普 通套管,试样外径 114.30~406.40mm,钢级有:J55、 K55、N80、P110、Q125及特殊钢级 140、150,D/t为 $ 收稿 日期 :2007—04—04 作者简介:申昭熙 (1976一),男(汉族),河南濮阳人,工程师,硕士,从事油套管和输送管的实物评价工作。 维普资讯 140 南 油人学学报 (自然科学版)
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