-32-科学技术创新2019.11
郑伟
(中石化四机石油机械有限公司，湖北荆州434023)
摘要：连续油管作业是一种较新的油气井作业方式。设备的数量和应用的范围在逐渐增加。连续油管由于其复杂的应力状态和恶劣的工作条件，有多种失效形式。分析了连续油管的主要失效形式，通过对连续油管工作原理进行力学分析，分析了弯曲次数和弯曲半径对连续油管性能的影响。连续油管作业过程中经低周疲劳发生后，会在连续油管的内外表面缓慢的产生微小裂纹。在生产作业过程中，微小裂纹会逐渐从连续油管壁向另一侧扩展，导致压力完全泄漏。疲劳失效是连续油管的主要失效形式，重点分析了连续油管的疲劳失效原因。 关键词：失效；力学；弯曲；疲劳；连续油管
中图分类号:TE933文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)11-0032-02
1概述
随着石油天然气工业的不断发展，连续油管作业设备在石油天然气开发过程中发挥着越来越显著的重要程度。连续油管设备广泛应用于油气田钻井、修井、完井、测井等作业。连续油管设备被称为“万能作业”装备。随着各相关领域的研究和技术的进步，人们对连续油管的认识不断提高，连续油管作业作为一种较新的油气井作业方式，其设备数量和应用范围不断增加。
与传统的操作方式相比，连续油管操作简单，省时，省钱，安全可靠。采用连续油管装备可以大大降低作业的成本和作业时间。与传统修井作业相比，可节约30%-50%的成本。
2主要的失效形式分析
连续油管由于在作业过程中受力复杂，作业条件恶略，失效模式较多。但是，通过失效分析，可以分析出以下几种模式：
2.1变形失效模式。塑性变形是连续油管的主要失效模式。在石油天然气的现场开发中，由于实际工作半径要远远小于连续油管所允许的最大弯曲半径，会因此经常发生连续油管的瞬时塑性弯曲变形情况发生。而当允许的弯曲半径大于实际弯曲半径时，它将导致连续油管发生永久弯曲变形。
2.2断裂失效的模式。在所有连续油管失效模式中，断裂失效所占有的比例最大，尤其是疲劳引起的断裂，危害最大。而最
主要的断裂模式有以下几种:a.过载引起的断裂;b.低应力引起的脆性断裂；例如焊缝脆性引起的断裂。c.应力腐蚀导致的断裂;d.氢脆导致的断裂；其断裂最明显的特征是在该种类型断裂裂缝的边缘可明显的发现白点或者明显的白亮(转下页)
3.3.1判定步骤
a.草坪上有自然产生的霜现象时，首先观测草上的凝结现象是否严重； b.再观测草坪周围灯杆底部及路边水泥道牙上是否也有附着物产生；
c.如果有明显的冰珠等附着物时，应判定为有霜现象产生。
3.3.2归纳总结冬季观测霜的技巧
一般情况下，干枯的草面上比生长着的草面上更易形成霜；背风处比迎风处易形成霜。观测时要重点查看背风处及低洼处的草面，尤其是干草面是否有霜形成；观测员应在天亮后至日出前，要全面查看一遍观测场及视区内的近地物体上是否有霜，以避免日出后轻霜快速融化而漏记录霜。
地面气象观测的前提是为飞行安全提供服务，在实际工作中发现有时夜间是晴空，湿度较大，但早晨又伴有云时，草坪及地面也会明显有霜现象。只要大家平时善于观察就会明显发现。所以不能全部参
考书中“晴朗微风，无云”的情况下才能产生霜现象的误区。本人认为只要在地面自然环境下，观测到楼下草坪、近地面、地物上有霜现象的特征，就应实事求是记录霜的存在，及时发布机场警报并做好各种相关记录。
4结论
4.1本文说明霜形成条件和原因，它属地面凝结现象，它对飞行安全的隐患不可忽视，在楼顶平台环境下观测霜时应考虑其近地面的大自然凝结现象，观测人员应下楼在自然环境下进行观测。霜的机场警报发布是为安全飞行提供服务保障。
4.2在实际工作中本场岀现的多为辐射霜冻，有时夜间微风、湿度较大、云量由多逐渐变少时，早晨草坪及地面也会明显产生霜现象，如果全按书中霜形成的条件“晴朗微风，湿度大的夜间”会漏报霜的机场警报，给飞行安全带来隐患。因在多年工作实践中发现书本上有些理论知识和实际情况有些出入，所以观测人员不应全部照搬书本理论知识，应遵循职业道德，坚持实事求是的原则，时刻牢记观测对试飞安全的重要性，学习理论知识，结合工作经验，按照霜的特征及要求记录、及时发布机场警报。
4.3阎良机场的天气和往年相比，各种气象要素发展速度快、种类多、较为反复、强度加大，给观测人员的工作和提供试飞安全服务保障增加了不少困难，所以观测员平时要不断加强业务及新的理论知识学习，结合多普勒雷达和卫星云图，做到提前考虑预测可能会出现的各种特殊复杂天气，将平时工作
中的遗、忘、漏现象消除在萌芽之中，养成善于观察本场气候特征，做到仔细认真地观测分辨各种云组、天气现象及其发展演变规律，随时了解掌握观测数据的细微变化，不断将经验结合到理论和先进设备中，尽全面的做好空军地面气象观测工作。
参考文献
[1]中国人民解放军空军气象技术规范第一分册地面气象观测.
[2]姜世中.气象学与气候学[M].北京：科学出版社,2010,11.
[3]周建华.民用航空气象地面观测技术手册冲国民用航空总局空中交通管理局,2007:94.
作者简介：宋继萍(1988-)，女，土族，陕西西安人，高级工，主要从事飞行地面气象观测工作。
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环。e.疲劳引起的断裂和腐蚀导致的疲劳断裂。
2.3表面损伤引起的失效。连续油管表面损伤的最主要模式有3种:a.连续油管表面腐蚀。b.磨损，在井下与生产油管或套管之间的磨损;c.机械损伤，在运输途中碰伤、在作业中受到的划伤、在注入过程中表面压痕等。
3力学情况分析
连续油管是连续油管整套技术和设备的最重要组成单元模块。连续油管的质量好坏，最终决定了连续油管操作的成功或失败。
3.1连续油管的使用寿命与弯曲次数的关系。在进入和离开卷轴和鹅颈管的过程中，连续油管受到弯曲或拉伸弯曲。
水分检测进入井的过程：油管脱离滚筒时会受弯曲和拉伸的作用力；油管进入鹅颈时受拉伸弯曲的作用力；它离开鹅颈管时会受到弯曲和拉伸的作用力。
起出井的过程中：油管进入鹅颈架时会受到拉伸弯曲作用力；而油管离开鹅颈架时会受到弯曲和拉伸的作用力；油管进入油管滚筒时会受到拉伸弯曲的作用力。由于在每个提升过程中，连续油管会经历三次弯曲的作用力，三次拉伸弯曲的作用力，因此连续油管很容易表现出弯曲以及拉伸弯曲疲劳，这将缩短连续油管的整体使用寿命。
3.2最小弯曲半径。如果卷筒和鹅颈管的半径过小，拉伸弯曲疲劳、弯曲拉伸会对连续油管造成损害，从而严重的缩短其使用寿命。
其计算表达公式如下所示：
R=瓯
26
R-油管的弹性弯曲半径参数,mm;r°-外部直径尺寸数值，mm;E-弹性模量参数;6-屈服强度,Mpa;
3.3连续油管的挤毁压力分析。在实际工况中，需要对内部屈服压力进行计算时，先要假设外部压力为零。设其轴向所承受的压力周向所承受的应力8h和径向所承受应力&为：
-(OD2-ID2)
h_Pi OD2-ID2
©=~Pi
式中：R-连续油管内压,Mpa;ID-内部直径,mm;F-所承受的拉力,Mpa;OD-外部直径径参数,mm。
将其值代入到von Mises公式中，进行分析：
贝U，连续油管所承受的内屈服压力表示为：过程中，重复加载下，发生断裂的破坏现象。而引起疲劳破坏的
最主要原因有:a.加载的重复循环次数;b.每一个循环的应力幅；
c.循环加载的平均应力值大小;
d.局部应力集中。在疲劳寿命计算过程中，都要要充分的考虑到以上因素，在预测关于结构件的使用寿命时是非常重要的。
关于疲劳实验的应力循环分析，设循环特征为：
x=8min/8max1)
式中:X为循环特征;5min它是一段时间内某一点的最小应力,Pa;8max它是一段时间内某一点的最大数值,Pa。
而当x=-l时，是对称循环；当x=0时，是脉动循环；当x=l 时，是连续拉伸;x为其它任意值时的任意循环。
连续油管弯曲疲劳试验，对称应力循环与材料力学旋转弯
曲疲劳试验的区别主要表现在以下几个方面:①在连续油管的
锚杆机
咨询业弯曲疲劳试验中，关于其对称应力循环主要是其曲率波动引发
结肠腺癌的，而其中性段数值不变，其应力的大小与中性段不会对称，只
会在最远离中性点的两处位置，其应力值达到最大和最小。②在连续油管的旋转弯曲模式下疲劳试验过程中，它的对称应力循环情况，主要是弯曲和旋转产生的。当连续油管的弯曲曲率参数不变时，其中性段会变化，导致应力与中性段不对称。在一个循环中，试样外表面各点的应力分别达到第一个最大值和第一个最小值。
在启动和启动操作过程中，高压液体和气体会充满在连续
油管的内部。连续油管在承受弯曲、拉伸变形和内部压力的综
合作用下，在连续油管的内部会产生永久塑性变形。
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5结论
连续油管在使用过程中需要多次发生弯曲塑性永久变形。
连续油管在作业过程中最主要失效模式是低周疲劳。由于低周
疲劳的产生，在连续油管的内部外部表面会发生微小的裂纹。
在作业循环中，连续油管微小裂纹会逐步缓慢的扩散，最终从
油管一侧渗透到油管的另一侧，最终引发内部压力彻底泄漏。
刚开始裂缝的尺寸只有针眼大小，但是很难检测出来，最终会
由于其引发的泄漏，最终导致油管的彻底失效。如果连续油管
内部压力值过高，在作业过程中，微小裂纹也会在瞬间扩散，最
终形成外形尺寸较大的裂纹，引发机械断裂，连续油管的寿命会
显著缩短。
参考文献
［1］李宗田.连续油管技术手册［M］.北京：石油工业出版社,2003［2］李子丰.油气井杆管柱力学及应用［M］.北京：石油工业出版社, 2008
［3］王优强.影响连续油管疲劳寿命的因素分析［J］.石油机械,2001［4］.
［4］王新新.连续油管的表面性能及对疲劳特性的影响［J］.国外石
建设部干部学院油机械,1997(12):55-56.
［5］朱小平.连续油管在弯曲和内压共同作用下的疲劳寿命分析
也丽知＞7+妣"+個+屮3：)］嘗鬻：寫总：男，河南信阳人工程师硕士研究
假设其承受的内压为零，且承受的外压力值为P。，其挤毁破生学历，现主要从事连续油管装备的设计研究工作。
坏压力则为：
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o_2C
4连续油管的主要疲劳失效模式
疲劳现象具体是指结构件在承受低于静态极限强度的载荷
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