一种高强度结构筛管抗拉强度的确定方法与流程

1.本发明属于石油管材强度测试技术领域，涉及一种高强度结构筛管抗拉强度的确定方法。


背景技术：

2.随着水平井裸眼筛管顶部注水泥防砂完井技术的大规模应用，筛网式滤砂管(简称筛管)的应用越来越多。随着石油天然气勘探开发进一步发展，钻井井况和地质工况条件越来越复杂，对筛管的强度要求越来越高。筛管的损坏严重影响了油田的经济效益。
3.筛管由基管、内(外)支撑网、过滤网和外保护管组成。外保护管起到保护内过滤网，减少井筒内流体和杂质对过滤网的过度冲蚀作用；外支撑网为过滤网提供均匀分布的液体流动，过滤网能满足粗、中、细各种粒径的防砂需要；内支撑网缠绕在内保护管之上并且对接缝处进行纵向焊接；基管用api标准套管或油管制作，是筛管强度的基础，基管的布孔方式决定筛管的抗拉强度，基管上的钻孔方式对其抗拉强度有较大影响，其失效机理复杂，但由于布孔方式千差万别，国内外对筛管强度研究主要集中在抗挤压强度和防砂过流性能评价两个方面，而筛管抗拉强度研究相关报道较少。因此目前没有现成的确定筛管抗拉强度的方法来解决对筛管的抗拉强度进行定量分析的问题，也就无法对筛网的失效进行预测。
4.综上所述，填补目前确定筛管抗拉强度的方法的空白，来解决对筛管的抗拉强度进行定量分析，对筛管的失效进行预测成为本领域科研人员的重点研究方向。


技术实现要素：

5.本发明提供一种高强度结构筛管抗拉强度的确定方法，以解决现有技术中存在的无法确定筛管的抗拉强度和无法对筛网的失效进行预测的问题。
6.为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案：一种高强度结构筛管抗拉强度的确定方法，包括：
7.步骤一：通过试验获取连接强度参数；
8.步骤二：计算环向孔径间距
9.其中，n表示横截面孔数，d表示筛管的基管的平均外径；；
10.步骤三：计算轴向和环向相邻截面孔眼的夹角
11.步骤四：根据三角形类型计算筛管的抗拉强度：
12.如果夹角为α小于45
°
的钝角等腰三角形，使用公式：
[0013][0014]
其中，fa表示筛管抗拉强度；y
t
表示筛管材料抗拉强度；d表示试样外径，t表示试样
壁厚，d表示开孔直径、b表示轴向孔间距；
[0015]
如果夹角为α大于等于45
°
的直角等腰三角形到夹角为α小于等于60
°
的等边三角形，使用公式
[0016][0017]
其中，fa表示筛管抗拉强度；y
t
表示筛管材料抗拉强度；d表示试样外径，t表示试样壁厚；
[0018]
如果夹角为α大于60
°
且小于90
°
的锐角等腰三角形，使用公式
[0019][0020]
其中，fa表示筛管抗拉强度；y
t
表示筛管材料抗拉强度；d表示试样外径，t表示试样壁厚；
[0021]
进一步的，上述步骤一中，对筛管进行几何尺寸测量和材料拉伸试验，通过统计分析方法获得同批次筛管抗拉强度参数。
[0022]
进一步的，上述参数包括平均外径d、平均壁厚t、材料抗拉强度y
t
、开孔直径d、轴向孔间距b和横截面孔数n。
[0023]
与现有技术相比，本发明有益效果为：
[0024]
1、本发明是基于筛管轴向和环向相邻截面孔眼的夹角，划分为钝角等腰三角形、直角等腰三角形、等边三角形分和锐角等腰三角形，针对不同三角形结构建立筛管连接强度与开孔直径、轴向孔间距和横截面孔数的联系，提出了一种筛管抗拉强度确定方法。
[0025]
2、本方法可以快速高效确定筛管抗拉强度，定量的对筛管的抗拉强度进行确定，在一定程度上可以预测筛网的使用寿命，为现场施工提供了一定参考，避免严重的施工安全事故的产生。
附图说明
[0026]
图1为筛管抗拉强度的确定方法的流程图；
[0027]
图2筛管结构示意图；
[0028]
图3为筛管孔眼分布示意图。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0030]
参见图1和图2，本发明提供的一种高强度结构筛管抗拉强度的确定方法，包括以下步骤：
[0031]
步骤一：通过试验获取连接强度参数；
[0032]
步骤二：计算环向孔径间距
[0033]
其中，n表示横截面孔数，d表示筛管的基管的平均外径；；
[0034]
步骤三：计算轴向和环向相邻截面孔眼的夹角
[0035]
步骤四：根据三角形类型计算筛管的抗拉强度。
[0036]
以下给出具体的实施例：
[0037]
实施例1：ф177.80
×
9.19mm n80筛管抗拉强度的确定
[0038]
实施过程：
①
获取连接强度计算参数，筛管的基管的外径d＝177.80mm，壁厚t＝9.19mm，材料抗拉强度y
t
＝758mpa；布孔方式采用开孔直径d＝6mm，轴向孔间距b＝14mm，横截面孔数n＝12，
②
根计算环向孔径间距47mm；
③
计算轴向和环向相邻截面孔眼的夹角α＝31
°
；
④
如果夹角为α小于45
°
的钝角等腰三角形，，参见图3(1)则用公式3计算筛管的抗拉强度：
[0039][0040]
实施例2：ф177.80
×
9.19mm n80筛管抗拉强度的确定
[0041]
实施过程：
①
获取连接强度计算参数，筛管的基管的外径d＝177.80mm，壁厚t＝9.19mm，材料抗拉强度y
t
＝758mpa；布孔方式采用开孔直径d＝6mm，轴向孔间距b＝28mm，横截面孔数为n＝12，
②
根计算环向孔径间距47mm；
③
计算轴向和环向相邻截面孔眼的夹角α＝50
°④
如果夹角为α大于等于45
°
的直角等腰三角形参见图3(2)到夹角为α小于等于60
°
的等边三角形，参见图3(3)，则用公式4计算筛管的抗拉强度
[0042][0043]
实施例3：ф177.80
×
9.19mm n80筛管抗拉强度的确定
[0044]
实施过程：
①
获取连接强度计算参数，筛管的基管的外径d＝177.80mm，壁厚t＝9.19mm，材料抗拉强度y
t
＝758mpa；布孔方式采用开孔直径d＝6mm，轴向孔间距b＝64mm，横截面孔数n＝12，
②
根计算环向孔径间距47mm；
③
计算轴向和环向相邻截面孔眼的夹角α＝70
°
；
④
如果夹角为α大于60
°
且小于90
°
的锐角等腰三角形，参见图3(4)，则用公式5计算筛管的抗拉强度3957kn：
[0045]
实施效果：通过本方法确定了一种ф177.80
×
9.19mm筛管不同布孔方式的抗拉强度要求的高强度结构筛管。
[0046]
以上所述，仅是本发明较佳的技术方法及实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。