基于断裂力学的深水钻井隔水管疲劳失效评估

摘要

疲劳是深水钻井隔水管系统最主要的失效模式之一,基于断裂力学建立随机载荷下的深水钻井隔水管疲劳裂纹评估模型,提出隔水管疲劳裂纹失效评估方法及流程,主要包括隔水管系统疲劳振动分析模型、隔水管疲劳裂纹扩展分析模型和疲劳裂纹失效分析模型,识别隔水管疲劳裂纹扩展特性,研究隔水管疲劳断裂失效动态过程,并确定隔水管临界裂纹尺寸、最大初始裂纹尺寸以及疲劳失效概率.结果 表明,随服役时间的增加,隔水管疲劳裂纹长度和深度逐渐增大,疲劳裂纹深度与服役时间基本呈线性关系,而疲劳裂纹长度超初增长缓慢,后期增长幅度较大;隔水管疲劳裂纹扩展过程中,疲劳裂纹处的载荷系数和应力强度因子系数逐渐向临界失效线靠近,隔水管裂纹深度的载荷系数和应力强度因子系数率先达到临界失效线.