连续管工程失效与安全评定

连续管工程失效是制约连续管发展的瓶颈问题。本书集连续管工程失效理论研究、实验研究和数值模拟研究于一体，是在当前国内外连续管工程最新技术的基础上，对作者长期从事连续管工程失效和安全评定研究最新成果的总结。本书主要内容包括连续管腐蚀失效、冲蚀磨损失效、疲劳裂纹萌生与扩展、疲劳寿命评估、基于极限承载的安全评定、基于数据驱动的安全评定等。

湖北省重大人才计划入选者、湖北省中青年科技创新团队带头人，长江大学“名导工作室”负责人、长江青年科技创新团队负责人。入选长江大学“领军人才”、“菁英人才”计划，机械工程学院教工第一党支部书记、油气装备研究所所长

目录
第1章 连续管装备与工程 1
1.1连续管作业机关键部件 1
1.1.1注入头及导向器 1
1.1.2 滚筒 2
1.1.3井口压力控制系统 2
1.1.4动力与控制系统 3
1.1.5数据采集系统 3
1.1.6 连续管 3
1.2连续管钻磨桥塞作业 7
1.2.1 井眼轨迹 8
1.2.2 连续管规格 9
1.2.3上提及下放轴向力分布 11
1.2.4 悬重 12
1.2.5钻塞作业能力计算 13
参考文献 15
第2章 连续管失效与作业载荷 16
2.1国外连续管工程失效 16
2.1.1总体失效情况 16
2.1.2工程失效典型案例 17
2.2国内连续管工程失效 18
2.2.1总体失效情况 18
2.2.2工程失效典型案例 18
2.3连续管载荷与缺陷21
2.3.1连续管载荷 21
2.3.2连续管缺陷形式 25
参考文献 26
第3章 连续管腐蚀失效 28
3.1连续管腐蚀机理 28
3.2连续管抗腐蚀性能测试 29
3.2.1低碳微合金钢连续管抗腐蚀性能 30
3.2.2耐蚀合金连续管抗腐蚀性能 31
3.3二氧化碳腐蚀实验 35
3.3.1高温高压腐蚀实验 35
3.3.2电化学腐蚀实验 41
3.4完整连续管电化学腐蚀有限元模拟 47
3.4.1连续管电偶腐蚀有限元模拟 47
3.4.2 连续管 CO2腐蚀有限元模拟 54
3.5含缺陷连续管电化学腐蚀有限元模拟 59
3.5.1含缺陷连续管应力腐蚀有限元模型 59
3.5.2矩形缺陷对连续管电化学腐蚀的影响 62
3.5.3椭球形缺陷对连续管电化学腐蚀的影响 70
参考文献 77
第4章 连续管冲蚀磨损失效 78
4.1连续管剩余寿命理论 78
4.1.1连续管壁厚损失模型 78
4.1.2连续管剩余使用寿命模型 79
4.2连续管内含砂冲蚀磨损 80
4.2.1连续管加砂水力压裂冲蚀磨损几何模型 80
4.2.2控制方程及数值模型 81
4.2.3边界条件及模型验证 83
4.2.4影响连续管内壁冲蚀磨损敏感参数分析 85
4.3连续管在井筒含砂冲蚀磨损 89
4.3.1连续管外壁冲蚀几何模型及边界条件 89
4.3.2影响连续管外壁冲蚀磨损因素分析 91
4.3.3振动状况下连续管冲蚀磨损规律分析 94
4.4含缺陷连续管冲蚀磨损 97
4.4.1有限元计算几何模型及边界条件 97
4.4.2缺陷参数对连续管冲蚀影响分析 98
4.5焊肉对连续管冲蚀速率的影响 102
4.5.1数值模型及边界条件 102
4.5.2焊肉结构参数对冲蚀速率影响分析 103
参考文献 106
第5章 连续管与套管摩擦磨损 107
5.1工程问题 107
5.2高温摩擦磨损试验方案及方法 108
5.3高温及润滑介质对摩擦磨损的影响研究 110
5.3.1摩擦磨损试验结果分析 110
5.3.2白光干涉三维形貌结果分析 113
5.3.3高温影响下扫描电镜结果分析 116
5.3.4磨损断面形态表征 117
5.4生物润滑剂对摩擦磨损的影响 120
5.4.1生物润滑剂润滑特性对比 120
5.4.2不同浓度藕粉润滑特性对比 123
5.4.3不同浓度魔芋胶润滑特性对比 127
5.5基于响应面法的Archard磨损模型修正 131
5.5.1 连续管 -套管磨损有限元模型建立 131
5.5.2有限元仿真及结果分析 133
5.5.3基于响应面法的修正指数优化 136
5.5.4修正摩擦磨损模型建立 139
参考文献 143
第6章 连续管裂纹萌生与扩展 144
6.1基于原位疲劳法的连续管疲劳裂纹萌生 144
6.1.1材料和实验方案 144
6.1.2 实验结果 145
6.1.3讨论与分析 150
6.2缺陷处裂纹萌生数值模拟研究 156
6.2.1 CT90连续管材料金相组织观察 156
6.2.2晶体有限元模型建立 158
6.2.3连续管裂纹萌生规律研究 161
6.3含刮痕缺陷处裂纹萌生及扩展 165
6.3.1有限元模型的建立 165
6.3.2连续管裂纹自然萌生研究 166
6.3.3裂纹萌生后扩展规律 169
参考文献 172
第7章 完整连续管疲劳寿命评估 173
7.1纯低周弯直疲劳 173
7.1.1低周弯直疲劳理论模型 173
7.1.2低周弯直疲劳数值模拟 176
7.1.3 软件编制 182
7.2扭转疲劳 185
7.2.1反扭矩对疲劳寿命影响的数值模型建立 186
7.2.2反扭矩对疲劳寿命影响的因素分析 187
7.3弯扭内压组合下疲劳寿命研究 191
7.3.1理论模型建立 191
7.3.2有限元数值模拟 192
7.3.3影响因素分析 193参考文献 195
第8章 含缺陷连续管疲劳寿命评估 196
8.1含体积缺陷连续管疲劳寿命有限元分析 196
8.1.1含体积缺陷连续管疲劳寿命有限元模型建立 196
8.1.2有限元结果讨论与分析 199
8.2含体积缺陷连续管疲劳寿命实验研究 206
8.2.1实验目的和实验方案 206
8.2.2含球形缺陷连续管疲劳寿命实验研究 210
8.2.3含槽形缺陷连续管疲劳寿命实验研究 211
8.2.4含锥形缺陷连续管疲劳寿命实验研究 212
8.3含缺陷连续管疲劳寿命理论模型建立 214
8.3.1含槽形缺陷连续管疲劳寿命理论模型 214
8.3.2含球形缺陷连续管疲劳寿命理论模型 216
8.3.3含锥形缺陷连续管疲劳寿命理论模型 220
参考文献 223
第9章 基于极限承载的连续管安全评定 224
9.1复合载荷作用下连续管极限承载能力 224
9.1.1连续管极限承载模型建立 224
9.1.2计算结果讨论与分析 227
9.2含初始裂纹缺陷连续管极限承载能力 232
9.2.1 CT110连续管临界 CTOD值 232
9.2.2含初始裂纹连续管有限元模型建立 234
9.2.3含初始裂纹缺陷连续管极限承载失效分析 238
9.3含缺陷连续管极限承载研究及安全分析 243
9.3.1有限元模型的建立 243
9.3.2缺陷参数对连续管极限承载的影响 245
9.3.3含缺陷连续管极限承载理论模型建立 250
9.4连续管极限承载实验研究 253参考文献 254
第10章 基于数据驱动的连续管安全评定 256
10.1基于Cox的连续管安全评定 256
10.1.1连续管生存分析模型构建 256
10.1.2连续管生存分析时数据处理 257
10.1.3连续管服役风险评价 261
10.2基于机器学习的疲劳寿命研究 267
10.2.1机器学习预测疲劳寿命方法简介 267
10.2.2寿命预测方法选取与结果验证 269
10.2.3多因素影响下疲劳寿命预测 272
参考文献 274