为解决起钻和下钻过程中连续油管因承受多次弯曲载荷作用而影响其疲劳寿命的问题,将连续油管作为弯曲梁,应用梁弯曲变形理论,考虑连续油管的弹塑性变形,推导出滚筒处弯曲连续油管的弯矩和拉力计算公式,以及弹塑性极限弯矩和弹性极限弯曲半径。然后以CT系列连续油管为例进行了算例分析,分别考察不同松弛角度和钢级连续油管的弹塑性极限弯矩以及弹性极限弯曲半径等力学性能,结果表明当松弛角度在45°50°时,连续油管会获得较好的力学性能,钢级越大其力学性能越好。

为了弥补解析计算难以准确预测连续油管疲劳寿命的不足,用ANSYS Workbench有限元分析软件建立了滚筒处的连续油管三维有限元力学分析模型,分析了不同内压作用下连续油管的疲劳寿命,考察了壁厚对连续油管疲劳寿命的影响,并与之前文献通过实验方法得到的结果进行比较。结果表明,不同内压作用下,不同壁厚连续油管疲劳寿命有限元分析结果与实验结果趋势相同,最大误差小于8.46%,平均误差为5.84%-7.04%,满足石油工程10%的精度要求,因此可以使用有限元软件对不同规格、不同工况下的连续油管进行疲劳寿命分析。随着壁厚的增加,连续油管疲劳寿命呈非线性增加,因此增加壁厚是提高连续油管疲劳寿命的有效手段。