试样厚度及落锤试验方式对X70 DWTT性能影响的研究

为了研究试样厚度及落锤试验方式对X70 DWTT性能影响,分析了不同厚度DWTT试样在不同试验温度下剪切面积的变化规律,对比了落锤试验机和摆锤试验机两种不同试验方式下原壁厚及减薄试样剪切面积随温度的变化规律。结果表明:随着试样减薄,DWTT的韧脆转变温度也随之下降,而且对于评价合格有利;当试样厚度达到26 mm以上或18 mm以下时,厚度效应不十分明显,温度效应大于厚度效应;摆锤试验和落锤试验对于30 mm的原壁厚试样DWTT剪切面积无明显影响,但对于19 mm的减薄试样,摆锤试验的韧脆转变温度高于落锤试验,影响较为明显。     

管线钢断裂和疲劳裂纹扩展特性研究

对厚度分别为3mm、6mm、9mm、12mm、1mm的紧凑拉伸(CT)试样进行了断裂韧性试验,研究了X60管线钢的断裂特性.研究结果表明,由于试件厚度与分层裂纹间有强烈的耦合效应,表观断裂韧性不随厚度的变化而变化,靠增加试样厚度无法获得材料的平面应变断裂韧性,应用穿透裂纹的表观断裂韧性数据进行管道的安全评定不可靠;考虑塑性区修正的有效应力强度因子K_e与弹塑性J积分参量K_J在失稳扩展前保持了良好的等效性.对厚度分别为2mm、4mm和14mm的CT试样的疲劳裂纹扩展试验表明,高韧性管道钢的疲劳裂纹扩展存在显著的厚度效应,厚度效应敏感区在4 mm以内.     

厚壁X80管线钢管不同壁厚处的低温拉伸性能研究

为了研究厚壁X80管线钢管不同壁厚处的显微组织与低温环境下拉伸性能的关系,利用光学显微镜、电伺服拉伸试验机和低温试验箱等分析手段对壁厚为32.1 mm的X80管线钢管的显微组织和拉伸性能进行了分析。试验结果表明:由于X80管线钢管壁厚较厚,显微组织在厚度方向上的整体均匀性较差,中心层的组织晶粒度与外层相比较为粗大。温度由20 ℃下降至－60 ℃时,3组试样的抗拉强度、屈服强度均有上升趋势;在同一温度下,3组试样强度由大到小的顺序为:外层＞内层＞中心。     

40mm以上厚度复合钢板复验问题的探讨

在对板厚超过40mm且复层厚度超过3mm的复合钢板进行拉伸性能复验时,因钢板上下表面平行度的原因,加工的试样无法达到国家标准规定的要求。为此选取了两组共24个试样,其复层厚度分别为加工过的和保留原厚度的两组,进行拉伸性能对比试验,试验结果为二者差别不大。为此得出结论,对于大批量复检,双面加工复合钢板试样,将大大增加加工时间,延长生产周期,而实际意义并不大。     

小批量试制X80级板卷及焊管的拉伸性能分析

采用矩形试样和圆棒试样对国内小批量试制的X80级板卷和螺旋埋弧焊管进行了拉伸试验,从两种试样类型对试验结果的影响、板卷不同厚度强度的分布、沿板卷长度及对应钢管的强度分布、制管前后材料拉伸性能的变化等方面进行了详细的阐述和分析,分析结果表明,对于板卷建议采用矩形试样测试材料的拉伸性能,对于管体横向建议采用直径尽可能大的圆棒试样测试钢管的拉伸性能。     

热煨弯管拉伸试样尺寸的选择

拉伸试样的尺寸对拉伸试验结果的影响较大,为了提高热煨弯管拉伸试验结果的准确率,降低试验成本,结合常用热煨弯管的取样位置及GB/T 228.1和ASTM A370标准对管材拉伸试样尺寸的要求,对两种标准下不同试样尺寸进行的拉伸试验结果进行了对比分析。结果表明,热煨弯管拉伸试样尺寸采用ASTM A370要求的标距为50 mm的试样更加实用;拉伸试验时,应依据热煨弯管的不同直径,按照相应标准选用尺寸不同的试样,以提高试验结果的准确性。     

基于小厚度小冲杆试验的管道钢力学性能表征

为解决常规力学性能测试手段无法对高钢级管道局部区域材料的力学性能进行精细表征的问题，对小厚度试样小冲杆试验表征管道钢材料力学性能的经验关联方法进行了研究。对不同钢级管道钢材料分别开展了单轴拉伸试验与标准厚度试样小冲杆试验，通过两者数据关联得到了标准厚度试样小冲杆试验确定高钢级管材屈服强度及抗拉强度的经验公式。在此基础上，以X80钢为例开展了系列非标小厚度试样小冲杆试验，对经验公式进行了厚度效应修正，最终形成了基于小厚度试样小冲杆试验的高钢级管材力学性能表征方法，并进行了适用性验证。研究结果表明：考虑厚度效应的力学性能经验关联公式对于不同批次的X80钢非标小厚度试样小冲杆试验结果适用性良好；关联所得屈服强度及抗拉强度与单轴拉伸试验结果相比最大误差分别为9.87%和5.61%,均满足工程需求。研究结果可为不同高钢级管材力学性能研究提供理论基础与技术支撑。     

X60管线钢疲劳特性的研究

利用2、4和14mm的X60钢紧凑拉伸试样进行同样应力水平、固定应力比（R＝0．1）的疲劳裂纹扩展试验，揭示出高韧性管道钢的疲劳裂纹扩展存在显著的厚度效应。由于应力水平低，相应的离面应力也低，不足以导致分层开裂，因此，裂纹端部的三维应力约束随厚度增加而增大。4mm试样的疲劳裂纹速率远高于2mm试样，但厚度再增大，裂纹扩展速率不再有显著变化。进一步对表面裂纹试样进行疲劳裂纹扩展试验，并用勾线法纪录裂纹扩展情况，利用穿透裂纹的da/dN-ΔK曲线预测表面裂纹扩展，用2mm厚试样的数据控制裂纹表面长度的扩展，用14mm厚试样的数据控制裂纹底部沿厚度方面的扩展，得到了与表面裂纹扩展实验吻合很好的预测结果。     

内衬材料PE-RT、PE100耐煤油、芳香烃试验研究

为了研究PE-RT、PE100材料的耐煤油、耐芳香烃性能,利用邵氏硬度计、拉伸试验机、维卡软化点温度测试仪等对两种内衬材料进行研究。试验结果表明:两种材料的试样在1#和2#腐蚀液中浸泡均有增重现象,且随着试验时间的增加增重增加,随着腐蚀液甲苯含量的增加,PE-RT和PE100试样的重量变化越大,吸涨现象更明显。腐蚀液对两种材料的邵氏硬度和维卡软化点温度影响不大,浸泡160h后,两种材料的拉伸强度略有下降。结论:含有煤油、甲苯、NaCl腐蚀液的对PE-RT、 PE100内衬材影响不大,PE-RT、 PE100材料对煤油、甲苯、NaCl具有良好的耐腐蚀性。     

试样形式对X65/X70大壁厚海底用直缝埋弧焊管拉伸试验结果的影响

以JCOE成型的X65级φ 762 mm×30.2 mm和X70级φ 765.2 mm×31.8 mm钢管为例,对X65/X70大壁厚海底用直缝埋弧焊钢管管体横向和纵向拉伸试验进行了对比,分析了板状试样和圆棒试样对管体拉伸试验结果的影响.结果表明:试样形式对抗拉强度的影响较小;横向圆棒试样的屈服强度、屈强比均明显高于横...     

温度对泡沫稳定性的影响

论述了温度对泡沫衰变过程,对泡沫表面膜性质(包括表面吸附、Marangoni效应、表面弹性和表面粘度)和对表面活性剂溶液的影响。结论是:(1)低温时,主要是气体扩散;高温时,泡沫破灭由顶端开始,泡沫体积随时间延长而有规律地减小;(2)随温度升高,吸附量减少,分子独占面积增大,表面粘度降低,Marangoni效应作用减弱,表面弹性降低,导致泡沫稳定性降低;(3)随温度升高,泡沫体系的表面张力减小,有利于泡沫的稳定性提高,但此时表面张力不是影响泡沫稳定性的主导因素。另外,温度升高,溶液粘度降低,排液速率加快,泡沫稳定性下降。     

温度效应及环空条件对井口抬升影响规律研究

为预测深水高温井生产过程中的井口抬升量,基于套管热膨胀效应及热力学基本原理,建立了不同温升条件下单层自由套管及多层套管耦合井口系统抬升量预测模型,设计了3层同心钢管柱为主体的试验装置,开展了不同工况下井口抬升模拟试验,得到了温度效应、环空上端部约束状态和环空压力等因素对井口抬升量的影响规律,提出了解决深水水下井口抬升的主要工程措施。研究结果表明:以试验模型为例,当最内层管柱温度从45℃升高至150℃的过程中,在模拟传热条件下,3层管柱环空上端部敞开时,各层管柱抬升量与其温升呈线性增长规律;环空上端部焊接为整体时,73.0和114.3 mm管柱最终抬升量相对上端部敞开状态分别减小26.50%和21.80%,177.8 mm管柱最终抬升量增加4.06%;环空密闭并加压20 MPa时,73.0、114.3和177.8 mm管柱最终抬升量相对无压力时分别增加了23.84%、26.79%和25.36%;温度及环空条件对井口抬升量影响显著,理论预测值与试验值误差为1.59%~8.93%。研究结果可为深水高温井井口抬升控制措施的制定提供技术支持。     

An Experimental Investigation of Asphaltene Precipitation During Natural Production of Heavy and Light Oil Reservoirs: The Role of Pressure and Temperature

Abstract

Many oil reservoirs encounter asphaltene precipitation as a major problem during natural production. In spite of numerous experimental studies, the effect of temperature on asphaltene precipitation during pressure depletion at reservoir conditions is still obscure in the literature. To study their asphaltene precipitation behavior at different temperatures, two Iranian light and heavy live oil samples were selected. First, different screening criteria were applied to evaluate asphaltene instability of the selected reservoirs using pressure, volume, and temperature data. Then, a high pressure, high temperature filtration (HPHT) setup was designed to investigate the asphaltene precipitation behavior of the crude samples throughout the pressure depletion process. The performed HPHT tests at different temperature levels provided valuable data and illuminated the role of temperature on precipitation. In the final stage, the obtained data were fed into a commercial simulator for modeling and predicting purposes of asphaltene precipitation at different conditions. The results of the instability analysis illustrated precipitation possibilities for both reservoirs which are in agreement with the oil field observations. It is observed from experimental results that by increasing the temperature, the amount of precipitated asphaltene in light oil will increase, although it decreases precipitation for the heavy crude. The role of temperature is shown to be more significant for the light crude and more illuminated at lower pressures for both crude oils. The results of thermodynamic modeling proved reliable applicability of the software for predicting asphaltene precipitation under pressure depletion conditions. This study attempts to reveal the complicated role of temperature changes on asphaltene precipitation behavior for different reservoir crudes during natural production.     

试样减薄方式对落锤撕裂试验结果的影响

为了研究不同减薄方式对管线钢管落锤撕裂试验结果的影响,通过开展大量的落锤撕裂试验,得到不同壁厚试样的韧脆转变温度,并与SY/T 6476标准试验温度的降低量进行对比分析。结果显示,对于厚壁管线钢管,试样减薄方式对DWTT韧脆转变的影响十分显著,双面减薄试验的韧脆转变温度降低量与SY/T 6476—2017标准规定等效温度降低值基本一致,单面减薄试验的韧脆转变温度降低量明显大于标准规定的等效试验温度降低量。研究表明,按SY/T 6476—2017标准规定的温度降低量要求进行减薄试样落锤撕裂试验时,单面减薄的试验结果比双面减薄更偏于危险。建议当试验机能力无法满足需要而必须对试样进行减薄时,应采用双面减薄试样代替全壁厚试样;如果采用单面减薄试样进行试验时,则应比SY/T 6476—2017标准规定降低更多的温度。     

INTERACTION OF ASPHALT WITH GROUND TIRE RUBBER

This study characterizes the interaction of asphalt cement with ground tire rubber (GTR) using rheological tests, chemical characterization tests, settling and rubber dissolution tests. Curing time and temperature, mixing rate, rubber mesh size are important factors that affect the rubber depolymerization rate. The obtained high cure asphalt-rubber binders are homogeneous, compatible and have non-detrimental viscosity at hot-mix temperatures, while still being viscous and elastic at rutting temperatures and less stiff at cold temperatures than base asphalt.     

玻璃珠表面上冰生成天然气水合物过程研究

在温度0-、3-、5-、10℃,初始压力5MPa的条件下,采用降压法研究了直径分别为2、3、4mm的玻璃珠表面上冰生成天然气水合物的过程,结果表明在同一温度下,随着玻璃珠表面冰量的增加反应时间变长,转化率下降。在玻璃珠粒径相同时,随着温度的降低反应时间变长,转化率下降。提出了宏观的敛核生成动力学模型,计算了天然气水合物生成的活化能△E=84.16kJ/mol。     

INTERACTION OF ASPHALT WITH GROUND TIRE RUBBER

ABSTRACT

This study characterizes the interaction of asphalt cement with ground tire rubber (GTR) using rheological tests, chemical characterization tests, settling and rubber dissolution tests. Curing time and temperature, mixing rate, rubber mesh size are important factors that affect the rubber depolymerization rate. The obtained high cure asphalt-rubber binders are homogeneous, compatible and have non-detrimental viscosity at hot-mix temperatures, while still being viscous and elastic at rutting temperatures and less stiff at cold temperatures than base asphalt.     

钻柱稳定性的试验研究

钻柱失稳对钻井作业造成诸多不利影响,钻压传递困难,易发生卡钻以及对井壁稳定和井眼轨迹控制不利。石油大学采用水平井"九五"课题组自行设计的钻柱稳定性实验台进行了钻柱稳定性试验。试验中采用内径30mm、外径40mm的透明有机玻璃管模拟井壁,采用?14mm、?12mm、?10mm、?8mm等不同尺寸的紫铜管模拟不同外径、刚度、单位长度重量的受压钻杆,分别对各种试件在90°、60°、30°、0°倾角的不同条件下进行了试验。试验表明:1.各试件基本上遵循相同的规律,即非失稳状态、初始失稳及准螺旋失稳状态、准螺旋失稳及螺旋失稳状态3个阶段。2.摩阻力对钻柱失稳具有迟滞作用,在一定程度上起到增加钻柱稳定性的作用。3.改变试件的倾角.在试件自重的影响下随着与竖直方向夹角的增大,试件的失稳载荷增加,证明了与理论分析的一致性。还证明了现有理论结果预测值大都高于试验值,其中准螺旋理论结果与试验值较为接近,可供实际钻井作业参考。