Local buckling failure analysis of high-strength pipelines

Pipelines in geological disaster regions typically suffer the risk of local buckling failure because of slender structure and complex load. This paper is meant to reveal the local buckling behavior of buried pipelines with a large diameter and high strength, which are under different conditions, including pure bending and bending combined with internal pressure. Finite element analysis was built according to previous data to study local buckling behavior of pressurized and unpressurized pipes under bending conditions and their differences in local buckling failure modes. In parametric analysis, a series of parameters,including pipe geometrical dimension, pipe material properties and internal pressure, were selected to study their influences on the critical bending moment, critical compressive stress and critical compressive strain of pipes.Especially the hardening exponent of pipe material was introduced to the parameter analysis by using the Ramberg–Osgood constitutive model. Results showed that geometrical dimensions, material and internal pressure can exert similar effects on the critical bending moment and critical compressive stress, which have different, even reverse effects on the critical compressive strain. Based on these analyses, more accurate design models of critical bending moment and critical compressive stress have been proposed for high-strength pipelines under bendingconditions, which provide theoretical methods for highstrength pipeline engineering.     

内外液压作用下套管柱屈曲载荷的级数解

关于油井套管柱的屈曲问题虽已经有一些研究文献，但深入系统地研究该问题的文献并不多，由于其微分方程求解困难。各文献并没有给出一致的套管临界屈曲载荷，并且给出的结果普遍偏高，文章首次将套管和内，外部液体一起考虑，建立微分方程，并用无穷级数法求解，得到了比较准确的临界屈曲载荷，论述了管柱内，外壁侧向液压对管柱发生屈曲的影响，对于开口管柱，当其处于微弯状态时，内、外壁同压力上起管柱任一截面的弯矩等于作用于底端的轴向力和沿轴线均匀分布的液柱重力所产生的弯矩。其结果可供油井设计和施工参考。     

耐高温可解冻胶堵剂研究

为解决油藏在高温开采过程中遇到的油井出水及注蒸汽井汽窜问题,利用无机可酸蚀材料对有机类堵剂进行了改性,经无机改性的有机类堵剂在120 ℃温度下恒温处理3个月以上为不水解、不破胶、黏稠固体。室内堵剂实验评价表明,其岩心封堵率达99.63%,酸蚀率为22.43%。该研究为封堵高温油井出水及解决注气井气窜问题提供了一种新思路。     

考虑残余应变的连续油管螺旋屈曲载荷新公式

在假设连续油管初始形态为正弦形态,受外载发生屈曲后由正弦形态变成螺旋屈曲形态的基础上,推导得出在斜直井中考虑残余应变的连续油管螺旋屈曲载荷计算新公式。利用新公式进行的实例计算和分析表明,当井斜角小于2°时,连续油管螺旋屈曲载荷随着初始幅值角的增大而增大,但井斜角大于2°后,螺旋屈曲载荷随初始幅值角的增大而减小,且随着井斜角的增大,减小的幅度变大;井斜角的增大,使连续油管的螺旋屈曲载荷增大。     

低温环境下地面输气管道最低温度计算方法

为避免发生低温脆断,油气输送管材标准通常都规定了管材冲击功及冲击试验温度。为了确定管材冲击试验温度,必须先确定管道最低设计温度,即管道在正常工作过程中管壁可能达到的最低温度。为此,首先采用数值方法,同时考虑管内介质流动和管外环境散热影响,建立了管道壁温耦合传热计算模型;为了便于工程应用,进一步修正提出了一种计算低温环境下钢管最低壁温的工程计算方法。数值计算得到的管道截面气体平均温度与苏霍夫公式计算结果相对差值小于5%,工程方法计算得到的管道最低壁温与数值计算结果绝对差值不超过0.5 ℃,这就说明所采用的两种最低温度计算方法准确、有效。研究结果还表明,低温环境下地面输气管道最低壁温随着输气量的减小而降低,因而在确定管道最低设计温度时,应限定管道正常工作过程中的最小输气量,以此为基础来计算确定低温环境下管道的最低壁温。     

碳纤维连续抽油杆的高温弹性模量测试研究

用建立的碳纤维连续抽油杆高温弹性模量动力学法测试系统,测试出碳纤维连续抽油杆环境温度在常温到150℃之间的弹性模量。试验结果表明环境温度在常温到130℃之间时,碳纤维连续抽油杆的弹性模量变化较小,仅为0.32%;超过130℃时,弹性模量变化增大,但变化量仍然只有0.71%。采用碳纤维连续抽油杆采油系统行为预测模型软件的分析表明,这种抽油杆环境温度在常温到150℃之间时,其弹性模量对系统的主要参数如产量、冲程、悬点载荷、能耗等均无大的影响,为碳纤维连续抽油杆的实际应用提供了理论依据。     

高温条件下压力容器热弹塑性蠕变分析

基于热弹塑性蠕变理论,考虑材料性能随温度的变化,导出热弹塑性蠕变问题的增量本构方程。采用有限元数值计算方法,建立了手孔-封头-筒体类压力容器壳体结构蠕变变形的计算模型,并进行了数值模拟试验。通过试验分析,给出容器服役时相关6个部位的位移和应力,得到服役10万h后容器筒体薄弱处的最大蠕应变为0.4013,指出对严重蠕变变形部位应注意重点监控。     

无螺栓、快速拆卸式高温高压反应釜

高温高压热模拟装置的核心是反应釜 ,高温高压反应釜的性能直接影响整个实验装置的模拟效果与操作安全。以往的高压釜为“法兰螺栓密封”结构 ,存在釜体笨重、拆卸费力、密封不够及手动拆装受力不匀带来不安全因素等问题。针对这些难题 ,设计出一种无螺栓、快速拆卸式高温高压反应釜。该装置手动强度小、拆装效率高、压环受力均匀 ,密封效果稳定 ,有效地避免了操作过程的不安全因素。改进后的反应釜由于使用压力机的滑块与顶缸压紧 ,提高了反应釜的使用寿命。     

超深高温高破裂压力储层酸压关键技术

塔河油田外围区块主要包括托甫台、巴麦、于奇及塔中等井区,其相对塔河4 区等开发区,具有埋藏更深（6300 m）, 储层温度更高（140 ℃以上）,破裂压力梯度更大（大于0.021 MPa/m）,同时裂缝溶洞发育程度又相对更差的特点。从酸化和预处理降低破裂压力、优选降滤失剂和优化酸液体系降滤失、设计优化施工工艺和参数等方面开展研究与应用,提高了酸压改造施工成功率及改造效果,有效促进了开发新区储量动用。     

高温高压条件下CO2 / 原油和N2 / 原油的界面张力

在油藏温度下,采用ADSA（axisymmetric drop shape analysis）技术测定了不同压力下CO₂/原油和N₂/原油体系的平衡界面张力。实验发现,原油与超临界CO₂接触的初始阶段存在强烈的扩散作用,原油中的轻质组分被超临界CO₂溶解抽提,并且随着压力的增加,这种溶解抽提作用增强;原油与N₂接触时,也存在相互扩散作用,但在本实验所测试的压力范围内（小于36 MPa）并不明显。两种体系的平衡界面张力随着压力的升高逐渐降低,其中CO₂/原油体系的平衡界面张力降低的幅度明显大于N₂/原油体系;N₂/原油体系的平衡界面张力随压力基本呈线性变化。在CO₂/原油体系中,当压力低于17.7MPa时,平衡界面张力下降非常快;当压力大于17. MPa时,CO₂/原油体系的平衡界面张力下降较慢。     

富有机质页岩高温高压重量法等温吸附实验

借助重量法开展了下志留统龙马溪组富有机质页岩干燥样品在高温高压下的等温吸附实验,实验最高压力25 MPa,最高温度为80℃,观察到高温高压下由于吸附相密度和游离相密度不断变化所导致的过剩吸附量显著下降,并出现高温反转现象。二元Langmuir模型需要通过吸附相密度将过剩吸附量校正为绝对吸附量后才可使用。将吸附相密度作为变量,采用Langmuir三元模型直接对不同温度下的过剩吸附量进行非线性拟合来获取Langmuir参数。研究表明,随着温度升高,Langmuir体积逐渐降低,而Langmuir压力逐渐升高,基于不同温度下的拟合结果建立了温度与Langmuir参数间的关系,可进一步推算埋藏条件下吸附气的变化 规律。     

高温气相色谱法橡胶防护蜡碳数分布测定

采用高温气相色谱法测定橡胶防护蜡中的正构烷烃和非正构烷烃的碳数及含量。实验表明,气相色谱的最佳测定条件为柱初温:60℃,柱终温:360℃,升温速率:5～15℃/min,进样量:0.4μL,汽化室温度高于柱温3℃。在上述条件下,能使橡胶防护蜡中的各组份得到较好的分离,利用AgilentCerity工作站对测量数据进行处理,结合标样可完成橡胶防护蜡样品的定性和定量分析。     

一种抗高温高密度饱和盐水钻井液的研制

中亚地区天然气藏埋藏深、产层压力大、井底温度高且存在巨厚盐膏层（深度超过4 000 m）,要求钻井液的密度介于2.20～2.60 g/cm³,井底温度超过200 ℃。为此,针对目前钻井液抗高温能力不足、抗污染性能差的问题,以抗高温降滤失剂KJL为核心处理剂,采用优选的复合盐配方来提高液相密度,研制出了一种抗高温的高密度饱和盐水钻井液：抗高温220 ℃,抗钙镁污染、密度2.60 g/cm³,流变性良好,满足了土库曼斯坦、乌兹别克斯坦的3个合同区块天然气钻井作业要求。     

用氮气吸附法研究高温变换催化剂表面分形维数

在77K下对ICI71-4、LB、B113-2、B113等4种高温变换催化剂进行N2吸附-脱附等温线测定,得到了孔结构参数,研究了不同催化剂的孔径分布、比表面积等孔结构变化,并利用等温吸附数据计算催化剂的分形维数。结果表明,4种催化剂均具有分形特性,分形维数在2～3之间,但其分形维数与比表面积和孔容积没有直接联系。     

聚合物微球在高温高盐碎屑岩水平井堵水中的应用

塔河油田碎屑岩油藏属高温高盐大底水油藏,非均质性严重,高含水油井上升速度快,严重影响了油田的开发水平。颗粒类堵剂孔喉适配能力差,不具备油水流动选择,堵水效果不佳。通过粒径实验和岩心驱替实验,对聚合物微球性能进行了评价,结果表明：聚合物微球在130℃条件下,用塔河地层水溶胀15d后,粒径增大了18倍,在煤油中粒径没有变化。浓度为2000mg／L的微球封堵率达到93．4％,注微球后双管驱油效率提高11．94％。通过现场试验分析,认为聚合物微球封堵强度较高,受矿化度影响小,增油效果明显,可用于非均质油藏高含水油井堵水。     

一点法试井资料处理新方法

处理一点法试井资料时,取α为0.25来计算气井无阻流量,其结果与修正等时试井计算结果有很大偏差.针对上述问题,利用一点法测试不稳定阶段的数据,理论上推导出α与有关参数的关系式,由此计算出α准确值,得出气井准确的无阻流量.应用实例证明,该方法为计算气井无阻流量和开采配产作业提供了准确的依据.     

稠油高温树脂堵水工艺试验研究

方法利用耐高温树脂在固化剂的作用下形成大分子聚合物的特性，进行稠油井的堵水和调剖。目的对稠油油层进行堵水、调剖、从而改善吸气剖面和地层的非均质性。结果选出了一种能耐380℃高温的树脂。通过对固化时间、固化强度和使用浓度三个指标的考核，确定了高温树脂堵水的配方和工艺。结论通过室内试验和模拟试验，证明高温树脂堵水、调剖是一种行之有效的新方法，对提高稠油油井的产量和提高稠油油藏的采收率将起到积极的作用。     

SLDE-01低温高效稠油破乳剂的研制及应用

针对胜利孤东油田东四联稠油的处理工艺存在的问题,研制了SLDE-01油溶性低温高效稠油破乳荆。该药剂是以多胺、多元醇为起始剂的聚氧丙烯聚氧乙烯双嵌段聚醚的扩链产物。室内实验和现场应用情况表明:SLDE-01破乳剂脱水速度快、油水界面齐、脱出污水清,能使东四联原油一段脱水温度降低10℃,脱水效果明显好于现场在用水溶性破乳剂,节约了能源,且降低了原油生产成本。     

一种大传动比的变速机构设计

应用行星轮系理论而设计的一种大传动的变速机构,其传动比的大小由行星齿轮的齿数而决定。当行星齿轮的齿数比大于２ 时,传动比小于１ ,传动自右到左为增速;当齿数比小于２ 时,传动自右到左为减速;当齿数比趋向１ 时,传动比理论上趋向无穷大。所以,此种变速机构可通过调整齿轮齿数设计出各种传动比,既可作减速机构,也可作加速机构。它最适合于大传动比、小功率的场合,该变速机构在机械传动式远距离高压水力喷砂带火切割装置中作为减速机构的运用中,证明它是一种设计合理、操作轻便、体积小且具有很大的实用性的变速机构。