飞溅区钻井隔水管腐蚀疲劳问题的研究

作     者：甘武祥 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：赵宏林;王春梅

授予年度：2018年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：钻井隔水管 飞溅区 腐蚀缺陷 应力集中系数 疲劳寿命 

摘      要：钻井隔水管是海洋装备的重要组成部分之一,在石油开采过程中发挥着极其重要的作用。我国海洋钻井中大部分隔水管服役时间较长,在海洋飞溅区内隔水管腐蚀严重,腐蚀缺陷影响隔水管的局部强度和寿命,导致作业安全和可靠性降低。在针对隔水管的相关标准API RP 581和SY/T 6558中,对隔水管的腐蚀缺陷裕量设计仅给出了一个保守值,缺少理论研究,无法准确地对含缺陷隔水管进行评估。因此需要对隔水管的缺陷问题进行研究。本文的研究内容主要有以下几个方面:(1)由单轴拉伸下含缺陷圆柱体应力分布公式,建立了含半球形缺陷隔水管的力学分析模型,得到了缺陷处的应力集中系数计算方法;考虑缺陷引起的应力集中,提出了一种含缺陷隔水管的疲劳损伤评估方法。(2)利用有限元软件ABAQUS,建立了含缺陷隔水管有限元模型,分析了载荷方式、缺陷间距及夹角、腐蚀深度等不同因素下隔水管的应力集中规律。(3)基于管土相互作用(PSI)方法,建立了隔水管整体分析模型,得到了隔水管整体力学状态,基于材料的S-N曲线对隔水管进行了疲劳损伤分析及寿命评估。本研究进一步完善了钻井隔水管的损伤评估方法,对含缺陷隔水管的使用和检测具有重要的指导意义。