超临界温度下Inconel 617B的力学行为

针对Inconel 617B合金,分别完成了常温、700℃下单轴拉伸试验和等幅应变疲劳试验。基于漏斗试样有限元辅助测试(Finite-element-analysis Aided Testing,FAT)新方法获得了Inconel 617B合金在两种温度下直至破坏的单轴拉伸真实应力-应变试验关系,给出了材料临界破断应力、破断应变、应力应变描述新方程与参数;研究了两种温度下Inconel 617B合金的循环应力演化行为、循环本构关系、应变幅与寿命关系和超超临界服役温度效应。研究结果表明,超超临界温度使Inconel 617B合金的弹性模量、屈服强度、极限强度、临界破断应力、破断应变和试样颈缩后漏斗根部横截面中心点应力三轴度等力学性能降低显著;提出的真实应力-应变关系新方程对FAT获得的结果曲线描述良好;有限元辅助分析得出,试样漏斗根部横截面中心的应力三轴度最大,700℃下破断时最大应力三轴度远低于常温结果;Inconel617B合金在两种温度下均表现出明显的循环硬化特征,超超临界温度使得Inconel 617B合金的循环稳定寿命比例明显减小、抗疲劳性能显著降低;Manson-Coffin模型可良好描述两种温度下Inconel 617B合金的低周疲劳试验寿命结果。     

N18锆合金的单轴拉伸和应力松弛性能

本工作试验研究20~700℃、不同应变加载速率下N18锆合金的单轴拉伸和应力松弛性能。结果表明，N18合金的单轴拉伸应力-应变曲线出现明显的屈服拐点，且温度低于500℃时呈现后继屈服强化，高于500℃后又呈后继屈服软化。除横向试样的断面收缩率高于轧向试样外，试样取向对N18合金的单轴性能影响不大。温度低于300℃时，N18合金的应变速率敏感性受温度的影响不大；350℃时，N18合金的敏感系数达到最小值，其后，对应变速率的敏感性随着温度的升高逐渐增强。N18合金在不同温度和应变水平下均产生明显的应力松弛。在300℃以内，最大应力松弛程度受温度影响较小，且随应变水平的增大明显降低；在350~550℃范围内，应变水平越高，对应的最大应力松弛程度越大；N18合金的最大松弛程度在350℃附近出现最小值。在350~450℃范围内，N18合金表现出明显的动态应变时效特性。     

QT-127型全通径无级投球压裂滑套研制

水平井分段压裂技术是高效开发致密油气藏的主要手段。常规投球滑套+裸眼封隔器分段压裂技术的分层数量有限,无法满足致密油气藏的精细开发需要。研制了一种全通径无级投球滑套,球座的内径相同,球座与压裂滑套采用分体式设计。该滑套随压裂管柱一起下入井内,压裂作业时,球座与可溶压裂球一起投入压裂管柱内,加液压力使滑套开启。功能试验表明,投入式球座可通过不同级别滑套,并实现同级别滑套打开。球座经过50次通过性能测试后,硫化橡胶与胶筒密封性能满足作业需要。     

海上小井眼大通径一次多层压裂充填工具研究

渤海蓬莱油田平均每年进行约50口井的侧钻井作业,采用ø177.8 mm尾管射孔的小井眼完井技术和单层压裂充填防砂工艺,保证其防砂效果和油井产能。但是,单层逐级压裂充填防砂的整体时效性差、费用高。现有的一次多层压裂充填防砂技术存在管柱通径小、细分层数少、压裂充填排量受限等不足。以ø177.8 mm小井眼完井为例,研制了一种通径为ø98.55 mm的1次6层及以上细分层系压裂充填防砂管柱及配套工具。对往复运动承压的密封模块等关键工具进行了强度分析和室内试验。试验结果表明,该工具的各项技术参数可以满足蓬莱油田的作业需要,且优于国内外同类工具,具有良好的应用前景。     

细分层系一次多层压裂充填防砂技术研究

随着渤海油气田开发进入中后期,稳产、增产、降本增效的压力日益突出。对于当前完井作业中突出的储层保护、可高效调整层间分隔和薄油层精细分层系等技术难题,提出了研究一种适合海上细分层系一次多层压裂充填防砂技术的必要性。针对海上ø244.5 mm生产套管一次多层充填防砂完井,对国内外同类技术现状进行调研,剖析各自的技术特点和适用范围; 设计了一种满足海上1次7层及以上细分层系压裂充填防砂管柱及配套关键工具。经过实例井的施工模拟分析和参数优化,验证了其技术参数的适用范围。综合对比各项技术的先进性、经济性、优势和风险性,为细分层系一次多层压裂充填防砂技术的后续设计和细化产品提供了可靠的数据支持。     

水平井含泥岩段旁通充填防砂工具研发与应用北大核心CSCD

秦皇岛32-6等油田普遍存在水平井含泥岩段充填防砂易坍塌而无法继续充填,最终导致充填效率不高的问题。采用双层旁通管架桥原理研发了一套适合215.9 mm水平裸眼井含泥岩段双层旁通充填防砂工具,该工具包含防砂管柱、上部旁通快接和下部旁通回插工具、等壁厚薄接箍盲管及井口快接工具。工具强度及充填防砂模拟分析与实验结果表明,对所研发的水平裸眼井含泥岩段双层旁通充填防砂工具具有优良的连接强度和抗冲蚀性能,可满足充填防砂作业需要。目前该工具已在QHD32-6-J15H1井充填防砂作业中取得成功应用,在含泥岩段出现局部坍塌的情况下成功实现有效井筒完全充填,具有较好的推广应用价值。     

用于弯曲型试样断裂韧性计算的COD转换公式精解

根据有限元精细网格计算结果,分析材料硬化及裂尖塑性变形对直通型CT试样(front force compacttension,FFCT)及三点弯曲试样(single edged notched bending,SEB)COD转换的影响。结果表明,材料硬化及裂尖塑性变形对上述两种试样的COD转换均存在影响,但影响较小,均可忽略。通过其试样变形几何关系,提出用于FFCT试样断裂韧性测试中计算J积分塑性功的裂纹嘴张开位移与加载线张开位移的弹塑性转换公式;对于SEB试样,通过对不同本构参数有限元精细网格计算结果进行耦合的方法获得COD转换公式。该文公式形式均较为简单,且与有限元结果相对误差较小,具有较高的置信度。     

单边裂纹弯曲试样的转动修正方法研究

由SEB( single edged bending)试样变形几何关系,提出断裂韧度测试中用于SEB试样J积分塑性功计算的裂纹嘴张开位移V0与加载点在加载线位移VLL的弹塑性转换公式.对SEB试样进行弹塑性有限元分析表明:试样转动中心位置受材料本构关系的影响微小,仅与裂纹长度α与试样宽度W之比有关,进而提出SEB试样转动半径R(裂纹嘴初始位置到转动中心的距离)的表达式,并对公式的有效性进行验证;应用线弹性柔度公式预测裂纹长度,可以忽略试样转动效应的影响,而刚性转动对SEB试样的J积分计算有一定影响,需采用考虑转动效应的载荷与加载线位移关系曲线来获得真实的J-△α阻力曲线.     

TA16传热管的断裂韧度测试方法研究

近年来，以蒸汽发生器传热管为代表的小尺寸管材的断裂韧度评价方法受到了日益关注。本文设计了一种可用于TA16传热管断裂韧性测试的含径向裂纹C形试样，基于弹塑性有限元分析获得试样的应力强度因子K和J积分的计算式。采用规则化法完成了TA16传热管的断裂韧度试验，试验结果表明，不同试样得到的J阻力曲线和条件启裂韧度J_Q的分散性均较小，J_Q均值为32.875 MPa•mm，标准差为1.377 MPa•mm。     

含双边轴向裂纹N18锆合金薄壁管的蠕变裂纹扩展行为研究

Through the design of double edged axial-notched tube (DEAT) specimen and fixture, the expression of C* integral of DEAT specimen was obtained based on the principles of energy equivalent and load separation. A test method for the creep crack growth rate of thin-walled tubes with axial cracks has been established. The creep crack growth tests of N18 zircaloy thin-walled tubes at different load levels at 350℃ are carried out by using DEAT specimens. The results show that the creep load will significantly affect the creep crack growth rate of N18 zircaloy; the creep crack growth can be divided into two stages: steady state expansion and rapid expansion; the creep crack growth rate (da/dt) and C* integral have a good power-law relationship, and it can be used to predict the creep crack growth behavior of N18 zircaloy.