N80石油套管的中段減薄改填碳纖維新工藝
為了降低成本，石油套管加大了對N80石油套管的開發(fā)力度，以降低成本。在保證N80套管強(qiáng)度的前提下，降低成本、減輕重量、提高套管性能的工藝和方法是碳纖維的中間段細(xì)化和填充。石油套管的工作條件很差，因此需要對套管的力學(xué)性能提出更嚴(yán)格的要求。改造后的N80石油套管必須進(jìn)行相應(yīng)的綜合力學(xué)性能測試。可以采用有限元法對套管的彎曲和扭轉(zhuǎn)進(jìn)行分析和改進(jìn)。
根據(jù)材料力學(xué)理論，純曲線石油套管的應(yīng)力狀態(tài)是單向應(yīng)力狀態(tài)，第四強(qiáng)度理論等效應(yīng)力等于橫截面法向應(yīng)力。N80石油套管橫截面上的彎曲法向應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限時，材料被破壞。
在N80石油套管兩端均施加原套管的極限彎矩荷載，中間減薄4mm，填充碳纖維至原直徑。減薄后的套管外壁應(yīng)力明顯小于整個套管。碳纖維層可以提高減薄套管體的抗彎強(qiáng)度。
套管中部疏密填充碳纖維是N80石油套管開發(fā)的一種新方法和新工藝。該工藝可節(jié)約大量鋼材，減輕套管重量，改善套管的工作條件。從油田N80石油套管的數(shù)量和應(yīng)用范圍看，該方法具有積極的推廣意義。
石油套管對碳纖維填充套管的極限彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明，碳纖維層可以提高N80石油套管減薄段的抗彎曲和抗扭性能。隨著套管中部減薄量的增加，N80石油套管的彎曲極限載荷和扭轉(zhuǎn)阻力極限載荷也隨之增大。
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