RTTS封隔器外中心管疲劳寿命分析

作     者：王智勇 朱帅 曹银萍 万志国 窦益华 Wang Zhiyong;Zhu Shuai;Cao Yinping;Wan Zhiguo;Dou Yihua

作者机构：陕西铁路工程职业技术学院铁道装备制造学院陕西省渭南市714000 西安石油大学机械工程学院 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第6期

页      面：96-102页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：陕西省教育厅2022年度一般专项科研计划项目“基于连续介质力学离散元方法的封隔器力学性能研究”(22JK0331) 陕西铁路工程职业技术学院科学研究基金项目“橡胶密封件非线性有限元仿真及性能评价”(KY2021-24) 横向课题“封隔器系统非线性仿真及安全性评价”(STYKJ2021-055) 

主　　题：RTTS封隔器 外中心管 疲劳寿命 循环特性 

摘      要：RTTS封隔器是封隔高温高压井油套环空压力的关键工具,其外中心管的失效会导致油套环空窜通,引发严重事故。为完善外中心管的失效评估体系,基于静强度、疲劳强度理论,采用有限元仿真方法溯源外中心管失效原因;建立外中心管全尺寸三维模型,简化出有限元模型,拟合外中心管材料42CrMo的材料本构模型和S-N寿命曲线;考虑坐封、射孔2种典型工况极限载荷作用下外中心管的静强度分析,将分析结果传递到NCode疲劳仿真平台,依据疲劳强度理论,进行不同平均应力载荷、不同循环特性载荷作用下的外中心管疲劳强度分析。研究结果表明:在150 kN轴向坐封载荷作用下外中心管发生高周疲劳破坏,在300 kN轴向射孔载荷作用下外中心管发生低周疲劳破坏;不同循环特性载荷对中心管寿命影响差异较大,对称循环载荷对外中心管疲劳寿命缩短最为明显。所得结论可为外中心管甚至封隔器的性能评估、优化提供技术支撑。