复合材料连续管设计研究.pdf

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1、石油机械2012年第40卷第11期CHINAPETR0LEUMMACHINERY一19一．．钻井技术与装备复合材料连续管设计研究张辛徐兴平王雷张棣武玉贵(中国石油大学(华东)机电工程学院)摘要：连续管是连续管钻井作业中的关键部件。复合材料连续管因其具有高强度、高柔韧性和良好的耐腐蚀性在国外得到了良好的发展。通过综合分析国外复合材料连续管技术现状，并根据连续管钻井工况要求，设计了一种由内衬层、结构层和外保护层组成的3层结构复合材料连续管。内衬层主要功能为耐腐蚀，耐磨损，防渗漏；结构层能承受管体轴向拉力及压力；外保护层可以耐磨损，耐腐蚀。采用ANSYS有限元软件对结构层进行了强度分析。分析

2、结果表明，采用高强度玻璃纤维和改性树脂通过连续编织拉挤成型工艺制备复合材料连续管结构层是可行的。通过模态分析计算，得到了其各阶振型和固有频率。关键词：复合材料；连续管；结构设计；强度分析；模态分析中图分类号：TE242文献标识码：A文章编号：1001—4578(2012)11—0019—04DesignandStudyofCompositeMaterialCTZhangXinXuXingpingWangLeiZhangDiWuYugui(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qing

3、dao)Abstract：Coiltubing(CT)isthekeypartinCTdrillingoperation．CompositematerialCThasdevelopedwellabroadduetoitshighstrength，highflexibilityandstrongcorrosionresistance．MakingacomprehensiveanalysisofthepresenttechnologicalsituationofforeigncompositeCTandreferringtotherequirementofCTdrillingconditi

4、on，atypeofthree—layercompositeCTwhichiscomposedofinnerliner，structurallayerandexternalprotectionlayerwasdesigned．Themainfunctionsoftheinnerlinerincludecorrosionresistance，abrasionresistanceandleakageprevention．Thestructurallayercanbeartheaxialpullandpressureofthetubingbody．Theexternalprotectionl

5、ayercanresistabrasionandcorrosion．TheANSYSsoftwarewasadoptedtoanalyzethestrengthofthestructurallay—er．TheanalysisshowsthatitisfeasibletoadopthighstrengthglassfiberandmodifiedresintopreparethestructurallayerofcompositeCTwiththecontinuousbraidpuhrusiontechnology．Thevibrationpatternandnaturalfreque

6、ncyofeveryorderareobtainedthroughmodalanalysisandcomputation．Keywords：compositematerial；CT；structuraldesign；strengthanalysis；modalanalysis段J，强度不断提高，管径不断增大，随着复0引言合材料连续管的研发，柔韧性和抗腐蚀能力也得到了显著的提高l4]，而腐蚀显著影响着连续管的强近几年，连续管用于钻井作业越来越广泛，与度J。目前，美国、加拿大等一些率先应用连续常规钻井技术相比，连续管钻井不仅能够降低作业管钻井技术的国家对高性能的复合材料连续管的设成本，同时

7、降低了对地层的伤害。连续管作为计以及制造的研究十分积极和投入。我国对连连续管钻井技术的关键设备，其发展经历了4个阶续管以及连续管钻井技术的研究与国外相比还有较基金项目：国家科技重大专项课题“煤层气井排采工艺技术与设备研制”(2011ZX05038—002)；山东省自然科学基金项目“钻井连续管力学特性研究”(Y2008FI7)；中国石油大学(华东)自主创新科研计划项目“连续管钻井力学分析及配套工具研究”(12CX06062A)。