内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。

具有腐蚀坑缺陷的套管强度评估

近年来,油田套管腐蚀越来越严重,据统计,大港油田某区块套管腐蚀达到34.4%,造成了严重的套损、套漏等问题。基于上述问题,以弹性力学理论和球形腐蚀坑套管力学模型为基础,分别建立了具有两个腐蚀坑缺陷和一个腐蚀坑缺陷的套管-水泥环-地层三维有限元模型,通过具有两个腐蚀坑缺陷的模型对套管上的应力分布规律的研究,发现腐蚀坑之间的距离大于0.65 mm时,可以用具有单个腐蚀坑缺陷模型来评价套管的强度。基于单个腐蚀坑缺陷的模型,研究了腐蚀坑的半径、深度对套管强度的影响及其应力集中系数的变化规律,且研究了不同钢级在地层水化条件下对具有腐蚀坑的套管的受力影响。结果发现,有腐蚀坑缺陷的套管,其最大应力和应力集中系数随腐蚀坑深的增加而增大,且腐蚀坑半径越小,应力集中系数越大,最大达到2.0以上;其次,地层水化后加快具有腐蚀坑的套管的损坏。