[发明专利]一种连续油管的设计方法

说明书

本发明涉及石油设备领域，具体的是一种连续油管的设计方法；通过输入需要的参数，计算出油管滚筒对特定外径有关的容管量、油管重量、整车高度、整车载荷分配、变壁厚管径许可载荷、注入头提升力，其中包括整车容量计算、变壁油管计算、负荷分配计算和注入头计算四个计算程序；本发明的一种连续油管设计计算方法，解决了目前连续油管设计人员复杂的计算过程、查阅相关组成部件资料的问题；通过输入必要的参数，可以自动计算出油管滚筒对特定外径油管的容管量，油管重量，整车高度，整车载荷分配，变壁厚管径许可载荷，注入头提升力等；减轻了设计人员的复杂的工作过程。

技术领域

本发明涉及石油设备领域，具体的是一种连续油管的设计方法。

背景技术

连续油管设备自20世纪60年代发明以来，设备的设计制造和作业工艺逐渐成熟。通过几十年的经验积累，对滚筒容管量计算，变壁厚连续油管设计，载荷分布计算有了一些经验计算公式，但这些计算方法都没有成为体系，全靠经验和现场施工环境来判断，这样使计算成本增加，效果不好。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明提供一种可以用于连续油管产品设计选型时油管滚筒容管量计算，油管重量计算，变壁厚连续油管设计，整车载荷分布计算，高度计算和注入头载荷计算的设计方法，以下是具体技术方案：

一种连续油管的设计方法，通过输入需要的参数，计算出油管滚筒对特定外径油管的容管量、油管重量、整车高度、整车载荷分配、变壁厚管径许可载荷、注入头提升力，其中包括整车容量计算、变壁油管计算、负荷分配计算和注入头计算四个计算程序。

进一步的，整车容量计算通过油管外径、油管壁厚、油管滚筒规格参数建立数学模型H-I，计算出该规格滚筒能够缠绕的油管长度、该长度油管的重量、该滚筒尺寸下车载式底盘车和拖车式底盘车的最大高度。

进一步的，变壁厚管径许可载荷计算通过油管外径分段油管长度和壁厚建立数学模型Q-P，计算出每段油管的重量、最大抗拉伸载荷、最大屈服载荷和该段油管能够承受的载荷，当每段油管能够承受的载荷不相同，则需重新设计油管外径、分段油管长度和壁厚，变壁厚管段数小于等于5。

进一步的，负荷分配计算通过前后桥允许载荷、油管滚筒及油管重量参数建立数学模型U₀-U₁，计算出前后桥实际载荷和前后桥载荷比，如果计算出的前后桥实际载荷大于前后桥允许载荷，则对油管滚筒及油管的重量进行调整直至前后桥实际载荷小于等于前后桥允许载荷。

进一步的，注入头计算通过注入头马达排量、马达工作压力、减速机速比、链轮齿数、链条节距参数建立I_D-I_V数学模型，计算出注入头速度和注入头提升力，再将计算出的注入头提升力与最小提升力相对比，如果小于最小提升力，则增加马达排量、马达工作压力和减速机速比使注入头提升力大于等于工作最小提升力。

进一步的，H-I数学模型中，设油管直径A，滚筒外径B，滚筒内径C，滚筒内宽D，法兰高度E，油管匝数F，油管层数G，油管长度H，油管重量I，油管密度J，油管壁厚K，其中：

E＝(B-C)/2，F＝int(D/A)，G＝int[(B-C)/2×A]；

进一步的，Q-P模型中，设油管的抗拉强度L，屈服强度M，抗拉载荷O，屈服载荷P，可承受载荷Q，其中：

O＝{[A×A-(A-2K)×(A-2K)]/4}×3.14×L；

P＝{[A×A-(A-2K)×(A-2K)]/4}×3.14×P

Q＝P-∑I

其中∑I为油管重量的总和。