J55和N80油管材质识别试验研究

不同材质油管在采油生产中混杂使用会导致井下事故甚至停产,给油田带来巨大的经济损失,因此需进行油管材质识别研究。基于涡流检测原理,采用高灵敏度传感器对J55和N80这2种材质油管进行识别试验,检测2种材质油管在相同激励条件下电涡流磁场强度的差异,然后采用模式识别方法,建立基于检测数据的油管材质识别模型。由试验结果得出2种材质油管感应涡流强度差别比较大,能够比较准确地区分2种材质。对100根J55和N80材质油管进行验证性检测,判别准确率为98%,满足现场使用要求。     

油管材质识别软件的开发

为了从根本上解决油管的不合理混用等问题,提出了基于模糊识别模式的油管材质识别方法,并进行了油管材质识别的试验研究。通过对材质识别试验数据分析,开发出油田普遍使用N80和J55这2种油管材质的识别软件。应用该软件对N80和J55油管各50根的试验结果表明,识别率达98%。该软件具有操作简便、功能齐全、界面友好和识别精度高等特点。     

N80Q EU油管管体爆裂失效分析

对某油井N80Q级φ73.02mm×5.51mm EU油管管体发生的爆裂失效事故进行了调研,并对其爆裂失效原因进行了详细的分析。结果表明,油管理化性能符合行业标准要求。管体爆裂失效的原因是由于油管在制造过程中,管体表面及组织内部产生大量沿晶裂纹,在应力和显微裂纹作用下,晶界强度降低,外力或宏观应力的作用使裂纹沿晶界不断扩展并延伸,最终形成断口。最后建议,油管在热处理过程中应调整淬火介质,控制淬火温度,避免在制造过程中产生裂纹。     

塔河油田井筒管柱结构安全性分析

塔河油田井筒管柱失效事故逐年增加,通过对管体缺陷开展有限元数值模拟,揭示径向裂纹深度是影响管柱断裂的主要因素,并得出不同深度缺陷的临界提拉力,对现场施工及油管校核提供参考。通过分析螺纹机紧扣数,得出螺纹啮合接触应力分布呈现"马鞍"型,在螺纹连接两端应力很高,容易发生粘扣。通过模拟分析与现场实验数据相结合,能有效降低管柱失效发生。     

SEW J55 钢级LC套管螺纹连接质量影响因素探讨

为了进一步分析SEW J55 LC套管螺纹连接质量的影响因素以及套管发生异常脱扣失效的原因,以Φ139.7 mm×7.72 mm SEW J55 LC套管为例,从套管使用工况、螺纹加工参数、拧接扭矩控制等方面进行了试验研究。结果显示,SEW套管在弯曲状态拉脱试验、螺纹参数极限匹配下拉脱试验的拉脱载荷均高于API TR 5C3标准要求。研究表明,按照内控标准生产加工的SEW套管满足标准要求,弯曲工况、螺纹加工工艺、存放时间和J值均不是套管异常脱扣失效的原因。为提升SEW J55 LC套管螺纹连接质量,预防套管在油田使用中出现异常反拧退扣,建议将拧接扭矩在推荐标准基础上增大10％执行。     

Φ31.8mm连续油管断裂失效分析

为了预防和减少连续油管在油田作业环境下发生的失效事故,提高连续油管的使用寿命,通过理化性能检验、微观组织分析和能谱分析等方法,对某油田80钢级Φ31.8 mm×3.18 mm断裂失效连续油管进行了分析。结果表明,该连续油管在受到自重产生的拉应力、周期性的塑性应变和井内酸性腐蚀环境的共同作用下,发生应力腐蚀开裂,导致连续油管断裂失效。最后给出了提高连续油管使用寿命的建议。     

连续油管材料临界CTOD值计算方法研究

连续油管在油田作业时微小的裂纹会很快引起管子的断裂，当用无损检测技术确定出微裂纹后，再根据材料的断裂韧度确定裂纹临界尺寸，进而确定含裂纹型缺陷连续油管的寿命。临界裂纹尺寸要通过平面应变状态下的临界CTOD试验才能确定，而制造连续油管的材料CT80只有薄试样，通过薄试样试验方法和有限元仿真计算方法，结合临界孔洞扩张比断裂准则，得到了一个借助有限元分析计算CT80材料临界CTOD值的方法。     

连续油管低周疲劳分析

介绍了连续油管井下作业的弯曲循环方式及典型失效形式,并对连续油管作业进行了受力分析,同时采用外径38.1 mm,壁厚3.18 mm的CT80级进口连续油管进行不同内压下的疲劳试验。疲劳试验结果和失效试样的断口分析表明,内压作用下的弯曲疲劳是连续油管失效的主要原因,连续油管的疲劳失效属于典型的低周疲劳问题,疲劳裂纹都在连续油管外表面开始产生。因此,低周疲劳是连续油管工作寿命的主要影响因素。     

变换炉堆焊层裂纹原因分析和埋藏缺陷安全评定

对合成氨变换炉堆焊层裂纹进行了金相检验和腐蚀产物分析,并对埋藏缺陷按GB/T19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》进行了安全评定。研究结果表明:堆焊层裂纹发生在焊缝区域,裂纹为沿奥氏体晶界分布的网状裂纹;裂纹间隙中的腐蚀产物中含有大量的氧元素和硫元素;结合变换炉的结构、停车碱洗措施和检验历史等因素,确定了裂纹为敏化态的堆焊层金属在连多硫酸和拉应力的共同作用下发生了开裂;埋藏缺陷的评定点位于失效评定曲线(FAC)的下方,即在不考虑缺陷扩展的情况下变换炉是安全的;如果埋藏缺陷发生了扩展,当埋藏缺陷的高度扩展为17 mm,长度扩展为440 mm,埋藏缺陷达到临界尺寸。     

油田管道应力腐蚀断裂成因分析

油田管道发生断裂失效,运用宏观分析、微观分析、裂纹扩展分析、形貌分析、微区成分分析、X射线衍射分析和力学性能分析,进行管道断裂失效分析,明确了管道断裂成因;测试结果表明,断裂裂纹沿环向开裂,管道轴向受力大于环向受力,并且裂纹断裂方向与最大拉应力方向垂直;同时,套管未发生颈缩和腐蚀减薄,而且断口平整,断裂属于脆性断裂。断裂扩展区具有典型的河流花样微观特征,属于准解理穿晶断口;套管裂纹由套管内表面向外部延伸,并且裂纹扩展呈树枝状,其裂纹特征符合硫化物应力腐蚀断裂特征。综上所述,该油管断裂由硫化物应力腐蚀开裂导致,裂纹起裂于油管上的缺陷处,该处的应力集中萌生腐蚀开裂裂纹。     

SEW油层套管在模拟井条件下的射孔试验

为了在模拟井条件下进行油层套管射孔试验,从而可以直观地判断油层套管的射孔性能,对SEW(hot stretch-reducing electric welding)套管在石油工业油气田射孔器材质量监督检验中心进行了模拟井条件下射孔试验。试验结果表明:J55、N80Q、P110、BSG-80TT及BSG-110TT五种钢级的SEW油层套管,其射孔性能完全符合中国石油天然气集团公司行业标准的规定,其中裂孔率为0%,裂纹长度为0 mm,射孔后外径最大胀大量总体偏小,优于国内及国外某些套管厂油层套管的射孔性能水平。     

输气管道环焊缝表面裂纹管道极限载荷计算方法

为了便于对天然气长输管道环焊缝缺陷进行准确快速的安全评估,建立了考虑裂纹尖端奇异性的含环焊缝缺陷的有限元模型,计算了不同缺陷尺寸下的管道环焊缝裂纹J积分,分析了焊缝匹配系数及材料硬化指数对J积分的影响,进而研究了基于J积分理论的含缺陷管道的极限载荷影响因素,并在此基础上提出了适用于特定匹配系数和材料硬化指数情况下能够实现J积分及极限载荷快速求解的工程计算公式。研究结果表明:①根据有限元计算结果拟合的工程计算公式具有较高的精度,可以满足较大缺陷几何尺寸范围内J积分求解,实现含环焊缝裂纹缺陷的管道极限载荷求解;②含环焊缝缺陷管道的裂纹J积分与缺陷尺寸、材料属性以及焊缝匹配系数密切相关,含缺陷管道的极限载荷会随着裂纹尺寸的增加而降低,而随着材料硬化指数的增大而增大;③对含环焊缝中心线处表面裂纹的X80钢制管道而言,低匹配焊接管道极限承载能力要弱于高匹配或等匹配焊接管道。结论认为,该研究成果可为现役输气管道的安全评价及完整性管理提供参考。     

具有几何缺陷的石油用球罐内表面裂纹应力强度因子的研究

对具有错边和角变形几何缺陷的薄壁球罐的应力场和错边根部与角变形棱角处的内表面裂纹应为强度因子进行了研究给出了有角变形和错边时,球壳的应力分布和缺陷处的应力集中程度得到了球壳缺陷处裂纹无量纲应力强度因子随裂纹深度a/t.形状a/c、长度c等因素变化的规律以及沿裂纹前缘变化的规律,同时对错边球裂纹处混合型应力强度因子进行了讨论.文中对目前常用于估算球壳儿何缺陷处裂纹应力强度因了的受单向拉弯平板解与实验结果进行了比较,对其实用性进行了评价.     

双河油田三叠系开发井网数值模拟与确定

双河油田三叠系属于低压低渗油藏,该油藏的物性差、产能低、并且具有天然裂缝和人工裂缝,这都制约了该油田的高效开发,科学合理的井网部署是解决这一问题的关键。为此,文章综合考虑了双河油田基质渗透率和压裂后裂缝渗透率之间的渗透率级差和各向异性,采用了三维三相黑油模型,数值模拟计算了两种采油速度下三种井网方案的开发指标。比较了采油速度、地层压力、综合含水率和采出程度等指标,确定了双河油田低渗透储层合理开发的井网为井网Ⅰ。     

含裂纹高压注蒸汽管道的断裂参数计算与试验研究

应力腐蚀是引起注蒸汽管道失效破裂的主要原因,为了更好地揭开裂纹与应力之间的关系,采用ANSYS有限元软件计算了含裂纹管道断裂参数KI(I型裂纹的应力强度因子)和J积分值,并分析了裂纹开裂长度、注蒸汽压力对裂纹尖端断裂参数的影响。结果表明,裂纹开裂长度对管道破裂影响最大。对于相同尺寸的裂纹,大管径材料具有较大的KI和J积分值,因此,大管径材料对缺陷更敏感。     

压裂泵虚拟试验连杆疲劳性能研究

压裂泵动力端的连杆在交变载荷的作用下会产生疲劳裂纹,随后裂纹迅速扩展,直至连杆疲劳断裂失效。为了探究裂纹产生的位置及裂纹扩展的过程,进行连杆的3种极限工况的有限元静强度分析,结果表明:在连杆大头盖外圆面和螺栓台面的过渡区有应力集中,并且出现最大Mises 应力。连杆的疲劳分析结果表明:靠近连杆大头的连杆杆身部分、连杆大头盖外圆面和螺栓台面的过渡区是连杆疲劳安全系数最小的位置。裂纹的萌生和扩展都是发生在应力集中的区域,因此连杆在这2处区域萌生裂纹的可能性最大。在靠近连杆大头的连杆杆身部分的过渡区进行裂纹扩展模拟计算,分析了连杆的裂纹扩展规律,预测了连杆的疲劳裂纹寿命,结果表明:当裂纹长度为16.9 mm时,连杆的疲劳裂纹寿命约为8.85×10⁴次。     

含裂纹管道剩余强度的评价方法

含裂纹管道剩余强度的评价方法主要有极限载荷法和断裂力学法,常用的评定规程有英国中央电力局（CEGB）的R6方法、美国电力研究院的EPRI方法和美国机械工程师协会的ASMEIWB-3650方法。在分析目前存在的问题和未来研究的发展趋势后指出,今后应继续完善各种管道及裂纹形状和尺寸的断裂力学参数;完善各种油气管道材料的断裂韧性和J阻力扩展曲线数据库;开展弯管、三通管及复合型裂纹等的研究;发展和完善我国自己的油气管道专用评定规程,进一步研究更科学、经济、合理的管道剩余强度评价方法。     

新型剖分式现场油管缺陷检测装置

目前油田在用的油管缺陷检测装置主要存在井口磁化总成安装困难、不具有井口自密封功能和检测信号不稳定等问题,为此开发了一种新型剖分式现场油管缺陷检测装置。该检测装置在油管起下井作业时进行在线检测,不受水、油污和结蜡等的影响,对环境无污染,同时检测装置安装时只需要将井口装置打开,抱合在油管上即可。在声音自动判废信号处理总成中增加了小波滤波装置,更好地消除了震荡等干扰信号。应用该装置现场检测73 mm油管500根,其中轴向沟槽类缺陷油管124根,占检测油管总数的24.8%;孔洞类缺陷油管32根,占检测油管总数的6.4%。最后指出该检测装置可有效防范井下险情,为油田安全生产提供技术保障。