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降低预应力金属波纹管的残余应力的方法
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降低预应力金属波纹管的残余应力的方法

作者:预应力金属波纹管  来源:残余应力  发表时间:2018-05-23  浏览:0

  目前,通过降低预应力金属波纹管Bauschinger效应和后残余应力等方法对提高预应力金属波纹管外挤强度的作用有限。为了提高预应力金属波纹管的力学性能,借鉴双层组合套管的设计方法,提出了双层组合预应力金属波纹管设计的新方法

  预应力金属波纹管是对圆形管材进行冷压处理,使圆管径向发生塑性变形,截面形状呈波纹状,以达到减小外径的目的,使其可以通过上层套管顺利到达所封隔地层位置,借助液压和机械作用使其恢复成圆管,用来封隔复杂地层的一项钻井技术。

  预应力金属波纹管的残余应力

预应力金属波纹管应用技术

  技术主要利用金属预应力金属波纹管后较好的抗内压和外挤性能,来实现钻井过程中对漏失、坍塌等复杂地层的封堵。采用预应力金属波纹管封隔复杂地层时,对预应力金属波纹管抗内压强度和抗外挤强度要求也越高,提高预应力金属波纹管的力学性能,能进一步扩大预应力金属波纹管技术的应用范围,将其应用井深和封堵复杂地层的能力进一步提高。

  预应力金属波纹管材料

  预应力金属波纹管材料还要求具有良好的可焊性和低的裂纹敏感系数。由于波纹现场焊接条件所限,很难进行焊前预热和焊后热处理,因此要求管材具有良好的可焊性、低的淬透性,防止焊接后焊缝出现马氏体和焊接裂纹。目前预应力金属波纹管材多选用 209无缝钢管或具有一定屈服强度的管线钢。

  

降低预应力金属波纹管的残余应力的方法

  预应力金属波纹管因为加工和过程的影响,导致存在一定的残余应力,这对于预应力金属波纹管的抗挤强度会造成不利影响,对于实体管,后采用超声冲击的方法来减小后的残余应力。芯下面连接超声波装置,随工艺自下而上移动并旋转,采用 20 kHz以上的高频大功率超声波,使管表层发生较大的压缩塑性变形,能够有效降低残余应力,提高管的综合性能。

  对于预应力金属波纹管,也可以采取类似的方法降低预应力金属波纹管在井下后的残余应力,但预应力金属波纹管成型和过程中由于截面各处变形量不同,残余应力分布不均,而超声波或振动的方法都是采用通过外部激励对管体施加一交变应力。如果交变应力幅与管体上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极限时,这些点将产生塑形变形以释放而降低了残余应力,释放应力的同时,成型和后的预应力金属波纹管截面形状也会发生相应变形量的改变,这不利于预应力金属波纹管成型过程的截面形状控制。

  

预应力金属波纹管复合结构

  由于金属材料的特性,从其材料本身出发单一考虑提高预应力金属波纹管性能的方法,其提高幅度有限,如果跳出材料本身,选用复合结构的预应力金属波纹管设计,采用类似多层组合套管来提高套管抗外挤强度的思路出发,设计采用多层组合预应力金属波纹管设计,从而解决单层预应力金属波纹管力学性能提高受限的困扰。

本文关键词: 残余应力,预应力金属波纹管,金属波纹管应力

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