炼油装置常用的五种材料抗冲蚀规律研究

设计搭建了旋转式冲蚀试验装置,通过电化学方法,研究了NH4HS浓度、多相流温度和氯含量对炼油装置常用的10号碳钢、15CrMo钢、双相钢2205,合金Incoloy825和316L不锈钢抗冲蚀特性规律.利用测试获取的开路电位图和Tafel曲线通过转化计算得到对应转速下的腐蚀速率.对比试验数据可知:10号碳钢和15CrMo钢抗腐蚀能力相对较弱,双相钢2205耐蚀性一般,Incoloy825和316L抗腐蚀能力较好.温度上升、NH4HS浓度增大和氯含量增加,均加剧材料的腐蚀.     

35CrMo钢冲蚀磨损的磁记忆检测信号定量研究

钻井作业中,井控管汇受到高速携砂液的冲蚀作用会出现磨损现象,因此研究其常用管材35CrMo钢的冲蚀性能有重要意义。采用喷射型冲蚀试验机进行了室内试验。35CrMo钢在高速携砂液的冲蚀磨损下,以冲蚀磨损量和冲蚀率表征冲蚀磨损程度,对冲蚀过程中的冲蚀磨损程度随冲蚀时间的变化进行了过程划分;对经降噪和求取梯度处理后的磁记忆信号进行分析,将其与35CrMo钢的冲蚀磨损程度进行拟合定量分析。将磁记忆信号特征参量和冲蚀磨损程度2个变量绘制关系曲线及拟合公式,发现磁记忆信号的梯度峰峰值与冲蚀磨损量呈指数相关,磁记忆信号的梯度峰峰值之间的差值与冲蚀率基本呈正线性相关。通过对磁记忆信号的处理,可定量分析出某一情况下35CrMo钢被冲蚀磨损的程度。     

海上W油田 32ＣｒＭｏ钢射孔枪腐蚀行为实验研究

针对32CrMo钢射孔枪在高含二氧化碳气体分压井筒中的腐蚀问题,利用高温高压釜开展腐蚀实验,对腐蚀产物膜进行理化特征分析,研究了温度,二氧化碳分压,流速和含水率等因素对 32CrMo 钢腐蚀速率的影响｡结果表明,40℃温度条件下,32CrMo钢腐蚀产物膜为单层结构,对基体的保护作用较弱;80℃时,腐蚀产物膜为双层结构,对腐蚀介质有一定的屏蔽阻挡作用;130℃时,上层产物膜规则致密,对基体的防腐保护作用进一步增强｡32CrMo钢的腐蚀速率随温度升高呈下降趋势,随二氧化碳分压的升高呈对数关系增加,随流速的增大呈线性增加,随腐蚀介质含水率的升高而急剧增加｡基于实验结果,建立了多因素综合腐蚀速率工程预测模型,为工程上32CrMo钢腐蚀速率评价提供参考｡     

温度和应力对管道钢应力腐蚀过程电化学行为的影响

为研究温度和应力对管道钢应力腐蚀过程电化学行为的影响,用X70钢和16Mn钢进行了试验,在不同温度、不同应力及慢拉伸条件下,用电化学极化测量方法研究0.5mol/LNa2CO3+1mol/LNaHCO3溶液中X70和16Mn管道钢的电化学行为。分析温度、应力(应变)和慢应变率等因素对极化曲线的影响,并讨论温度、应力和慢应变率对管道钢发生应力腐蚀开裂的驱动作用。试验结果表明:管道发生高pH应力腐蚀开裂的可能性随运行温度升高而增大;静应力使敏感电位区的阳极电流增大较显著,特征电位向负方向移动;管道钢材料在应力作用下,发生局部塑性变形,可造成选择性局部腐蚀,成为发生高pH应力腐蚀开裂的敏感部位。     

温度对压缩式胶筒接触压力的影响研究

利用SB802热机综合疲劳试验机进行了硫化丁腈橡胶在不同温度条件下的力学性能试验,得到了橡胶材料的应力-应变关系曲线。通过有限元软件拟合了橡胶的Yeoh材料模型,构建了橡胶的本构关系公式,完成了压缩式胶筒的接触压力分析,得到了在不同温度下胶筒的应力分布云图以及接触压力沿轴向的分布规律。研究结果表明,当温度在不同范围内变化时,温度对胶筒接触压力的影响存在不规则性。该项研究结果可为压缩式胶筒的进一步研究提供理论基础。     

35CrMo钢真空扩散焊接工艺试验

对35CrMo钢真空扩散焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度和径向膨胀率的关系进行了试验研究。得到在最佳焊接条件(真空度为4Pa;焊接时间为1min;焊接温度为860～900℃;焊接压力为56MPa)下,抗拉强度不小于800MPa、径向膨胀率低于10％的高质量焊接接头。认为这种焊接工艺用于空心抽油杆制造是可行的。     

浇筑式沥青混凝土动态模量主曲线研究

利用Superpave简单性能试验机(SPT)对浇筑式沥青混凝土在不同温度和荷载作用频率下的动态模量进行了试验研究,并分析了温度和荷载频率对动态模量和相位角的影响。根据时间-温度等效原理,通过非线性最小二乘拟合,确定了浇筑式沥青混合料的动态模量主曲线,通过主曲线获得任何温度下、试验设备无法测试频率范围内的浇筑式沥青混凝土的动态模量,为浇筑式沥青混凝土路面结构设计提供相应的材料参数。     

不锈钢柔性石墨缠绕垫片的高温性能研究

在垫片高温性能试验装置上,进行了不锈钢柔性石墨缠绕垫片压缩回弹性能、蠕变性能和密封性能的试验研究,得到了表征垫片压缩回弹特性、蠕变性能和密封性能的曲线及拟合计算公式。试验研究结果表明,不锈钢柔性石墨缠绕垫片的压缩量随试验温度和垫片压紧应力的增大而增大,垫片回弹性能随温度增高而下降;垫片在压紧应力下,常温亦有蠕变,蠕变量随温度的升高而增大;垫片具有较好的密封性能,常温下的泄漏率大多为10-4数量级,温度低于500℃时为10-3数量级;泄漏率和垫片压紧应力成负指数关系,压紧应力越大,泄漏率越小;与温度成指数关系,随温度升高泄漏率增大。     

高铌和低铌X80管线钢动态再结晶行为的研究

通过研究和对比高铌和低铌X80管线钢的动态再结晶行为,得出了以下结论:高铌X80管线钢相比低铌X80管线钢,在较高的变形温度和较低的应变速率下才能发生动态再结晶。两种钢的动态再结晶激活能分别为342.95 kJ/mol和306.02 kJ/mol。高铌抑制了奥氏体的动态再结晶,延迟了应力-应变曲线向动态再结晶型转变,因而显著提高了奥氏体的再结晶终止温度。     

碳钢及合金钢在氯化铵溶液中腐蚀规律研究

原油劣质化后腐蚀问题日益增多,其中因氯化铵导致结垢和腐蚀问题已成为炼油装置安全连续运行的不稳定因素。采用静态质量损失法和动态质量损失法系统研究了5种金属材料在不同工况下氯化铵环境中的腐蚀行为和耐蚀性能。研究结果表明,氯化铵水溶液的腐蚀主要受温度、质量分数和介质流速的影响,其腐蚀性能随温度升高、质量分数增加和流速增大而加剧。20号碳钢和15CrMo钢在氯化铵溶液中呈现为均匀腐蚀,静态条件下两者的耐蚀性差别不大,动态条件下15CrMo钢优于20号碳钢,在80℃、流速2.5 m/s、质量分数20%氯化铵溶液中20号碳钢和15CrMo钢的腐蚀速率分别高达94.58 mm/a和28.67 mm/a。316L钢、2205钢和825合金在氯化铵溶液中呈现较好的耐蚀性,静态条件下的腐蚀速率都低于0.01 mm/a,未发现局部点蚀;流速对316L的腐蚀影响显著,对2205和825合金的腐蚀影响轻微。     

一种新的油气井射孔丢枪管柱设计

传统的射孔丢枪管柱在射孔作业中,尤其是高温高压长井段射孔作业中,有时会出现丢枪失败或卡枪问题。在常用射孔管柱的点火丢枪装置中,点火结构置于释放结构之上,且呈一体结构,这种结构存在一些局限,例如组件结构设计复杂、密封性较高、长点火传递行程存在影响自动释放的结构动作等; 现有的射孔管柱采用刚性连接,整个射孔枪管柱与井壁或套管内壁呈刚性接触,在井眼不规则的情况下,摩擦阻力较大,发生卡枪的几率较大。通过重新设计射孔管柱中关键组件结构、增加补救设计、改变管柱系统连接刚度等方法,设计了一种新的射孔管柱。关键组件通过性能测试和分析计算,达到设计要求。     

三阴极氩弧焊枪的改进

分析研究了引进不锈钢焊管机组中的关键设备──三阴极氩弧焊枪的工作原理及其结构特点，较好地解决了氩弧焊枪国产化问题，同时对氩弧焊枪部分结构进行改进，例如采用耐高温不锈钢制成的喷嘴，将原冷却循环水路的直径由０．４ｍｍ加宽至１．０ｍｍ，避免了因水路杂质堵塞造成冷却不良致使喷枪报废的现象，改进后的喷枪比原喷枪使用寿命提高了４倍。     

海洋地震勘探中空气枪震源激发特性研究

在海洋地震勘探中，空气枪是其主要震源。研究了空气枪震源的工作原理及其子波测试方法，并利用Zi-olkowski模型实现了空气枪震源的近场和远场子波信号模拟，分析了不同空气枪沉放深度的能量和初泡比。同时，以套筒式空气枪为例，从能量大小、初泡比、频率等方面对空气枪信号子波特性进行了分析。     

对龙16井茅口组试油中复杂情况的认识

龙16井是我国少有的超高压特大产量高含硫气井,该井试油成功表明我国超高压高含硫气井的试油工艺技术取得了长足进步。同时,在施工中也出现了管柱被卡等复杂情况。分析认为管柱被卡实为射孔枪被卡,上提拉断油管才得以解卡,起出管柱发现封隔器以下部分油管弯曲,可能为强大的气流对管柱的上顶力造成。因此,建议设计井身结构时要考虑套管内径与射孔枪外径的间隙应适当;进一步改进射孔枪、射孔弹和射孔减震器,最大限度减少射孔枪在射孔后产生的变形和孔眼毛刺;在设计试油管柱和完井管柱时,应计算管柱的流通能力和气流对封隔器上下管柱的上顶力并对封隔器以下管柱进行优选和强度校核。     

35CrMo钢真空扩散焊接机制探讨

结合真空扩散焊接过程和焊接接头机械性能试验，探讨了３５ＣｒＭｏ钢的真空扩散焊接机制。认为３５ＣｒＭｏ钢的真空扩散焊接过程主要是再结晶过程和晶界迁移过程。利用真空扩散焊接接合面晶界迁移的动力学理论，计算了晶界的迁移距离。计算结果表明，在最佳焊接规范下，晶界迁移的距离约为晶粒尺寸的１６２倍，扩散很充分。     

基于支持向量机的射孔枪结构优化设计方法

针对石油射孔枪结构的非线性因素导致其建模困难的问题,利用基于Hilbert变换的动力学系统非线性检测因子作为加权因子,提出了一种改进的加权最小二乘支持向量机非线性建模方法。利用有限元分析得出的数据对模型进行校验,最后利用改进的遗传算法对射孔枪结构进行优化。有限元仿真验证表明,优化结果与有限元结果最大的相对误差为2.6%,也说明基于改进的加权最小二乘支持向量机和遗传算法的优化方法用于射孔枪结构优化是十分有效的。     

射孔枪枪体断裂原因及预防措施

射孔枪枪作除受井内的介质腐蚀、井温及压力的影响外，主要威胁来自射孔弹发射时产生的高压及巨大冲击波，这是造成枪作断裂的主要原因。针对这种情况，提出了相应的改进措施：1．改善枪体质量，包括改过枪作结构、注重枪体选材和热处理、完善检测手段和检验方法；2．加强进货管理和使用管理；3．开展技术改造与革新；4．加强枪作断裂的分析研究工作。     

新型井壁取心器的研制与应用

为了解决老式井壁取心器故障率高、维修困难、发射率和收获率低的问题,开发研制了新型的井壁取心器。该取心器采用了枪体整体调质处理与枪体局部高频淬火相结合的热处理技术、弹室壁高频淬火后定量研磨技术、“上内”“下上”的减震技术。另外,为了保护枪体线,采用了在线槽内设置独特的插线板轨道的方法,克服了因护线板与枪体强度不均造成枪体线挤出、磨坏或切断的缺陷。改进了储线仓（储线仓由线仓、密封槽、防退扣槽）的结构,不但便于维修,而且也保证了取心器的安全。通过实际应用,新型井壁取心器取得了良好的效果。