[发明专利]一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统

说明书

本发明提供了一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统，涉及高压管汇技术领域。本发明所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，包括：生成与高压管汇对应的数字模型，基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力；根据所述最佳自增强压力对所述高压管汇进行自增强处理，使所述高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力。本发明所述的技术方案，通过模拟出对高压管汇自增强后高压管汇在工况下的应力情况，从而能够得到能够有效降低峰值应力的理论最佳自增强压力，减少了耗材损失；通过最佳自增强压力对高压管汇进行自增强处理，使高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力，从而提高高压管汇的疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及高压管汇技术领域，具体而言，涉及一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法及系统。

背景技术

高压管汇是油气压裂行业中一系列承受高压的管件统称，其包括活动弯头、三通和直管等。在石油及页岩气的开采中，高压管汇会承受高达140MPa的压力以及压力波动和迂回管汇转折引起的拉压力作用，工况十分恶劣。且在酸性环境中，高压管汇的弯曲部、变径区域和连接部位会发生应力集中现象，可能发生应力腐蚀开裂和疲劳开裂。

由于高压管汇在循环加载下，会在某个点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹，甚至裂纹会进一步扩展直到完全断裂，这些疲劳现象会严重影响高压管汇的安全性，也就是限制高压管汇的疲劳寿命。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高高压管汇的疲劳寿命。

为解决上述问题，本发明提供一种用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，包括：生成与高压管汇对应的数字模型，基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力；根据所述最佳自增强压力对所述高压管汇进行自增强处理，使所述高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力。

本发明所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，通过模拟出对高压管汇自增强后高压管汇在工况下的应力情况，从而能够得到能够有效降低峰值应力的理论最佳自增强压力，不需要使用实际高压管汇来获得应力数据，减少了耗材损失；通过有限元分析获得的最佳自增强压力对高压管汇进行自增强处理，使高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力，从而提高高压管汇的疲劳寿命。

可选地，所述基于所述数字模型进行有限元分析，获得所述高压管汇的最佳自增强压力包括：依次对所述数字模型施加垂直于内壁的不同设定试压压力；在所述设定试压压力每次卸载后，对所述数字模型施加垂直于所述内壁的设定工况压力，确定经过不同所述设定试压压力和对应的所述设定工况压力加压后所述内壁所受的不同等效应力；将所述内壁所受等效应力最小时所对应的设定试压压力确定为所述最佳自增强压力。

本发明所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的方法，通过调整设定试压压力的大小来获得内壁所受的不同等效应力，将内壁所受等效应力最小时所对应的设定试压压力确定为所述最佳自增强压力，有利于提高最佳自增强压力的准确性，进而有效提高高压管汇的疲劳寿命。

本发明还提供一种用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，用于根据最佳自增强压力对高压管汇进行自增强处理，所述用于提高高压管汇疲劳寿命的系统包括两个密封件和压力试验装置，两个所述密封件分别用于设置在所述高压管汇两端开口处，所述压力试验装置与任一所述密封件连接，所述压力试验装置用于对所述高压管汇内腔施加所述最佳自增强压力以使所述高压管汇内壁发生塑性变形。

本发明所述的用于提高高压管汇疲劳寿命的系统，通过压力试验装置对高压管汇进行自增强处理，使高压管汇内壁发生塑性变形以降低峰值应力，从而提高高压管汇的疲劳寿命。

可选地，所述密封件包括密封板和密封端，所述密封端包括密封圈和变形件，所述密封圈具有弹性，所述变形件位于所述密封圈上设置的凹槽内，所述变形件适于在所述高压管汇内腔压力增大时挤压所述密封圈以使所述密封圈与所述高压管汇内壁紧密贴合。