输氢管线钢氢脆敏感性影响因素综述

随着新能源产业的发展,采用大直径、高强度钢管输送氢气是未来氢能发展的必然趋势。分析了输氢管线钢在氢相容性试验中不同试验参数、输氢介质压力及组分、管线钢组织及强度、夹杂物和残余应力等对管线钢在高压氢气环境下的氢脆敏感性,讨论了降低输氢管线钢的氢脆敏感性的方法,提出了需要进一步重点研发的方向。

取向硅钢热轧板中纤维织构及Goss织构的形成和演变

在热轧过程中,取向硅钢热轧板形成了不均匀的微观组织和织构梯度,其中热轧板表层和次表层中的Goss织构对取向硅钢的磁性能有重要影响。因此,热轧板微观组织和织构沿厚度方向的形成和演变,特别是Goss织构的形成,仍然是一个值得讨论的课题。为了研究热轧板组织和织构的形成及其演变,使用光学显微镜和扫描电镜(SEM-EBSD)观察了热轧板不同厚度层(表层、次表层和中心层)组织,研究了热轧板组织形貌沿厚度方向的演变,并使用XRD测量了热轧板各厚度层(从表层s=1到中心层s=0)的宏观织构。结果表明,在高剪切力的作用下,热轧板表层s=1形成了大量等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)和具有一定随机性的织构。表层以下,随着剪切力从表层向中心层逐渐减小,等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)占比逐渐降低,再结晶晶粒的晶粒长宽比沿着厚度方向逐渐增大,再结晶晶粒形状倾向于沿轧向延伸和呈不规则状。最后,在中心层s=0中,一些大尺寸再结晶晶粒的晶粒长宽比可以达到3.0~6.5。在压缩力和沿厚度方向逐渐减小的剪切力的共同作用下,热轧板次表层s=0.5~0.9形成由众多特定取向组成的纤维织构,而中心层s=0~0.4形成典型的α纤维织构,纤维织构中的一些典型的特定位向包括{100}〈011〉、{112}〈111〉、{110}〈112〉、{213}〈364〉、{441}〈104〉和{110}〈100〉Goss。热轧板次表层s=0.5~0.9中的纤维织构沿厚度方向逐渐演变,并且在次表层s=0.5中有稳定的Goss织构形成。然而,次表层s=0.5中形成的高强度的Goss织构,而次表层中形成的Goss织构只是纤维织构的一小部分。

CSP工艺中含Nb钢的混晶问题及改善方法

CSP工艺生产铌微合金化钢出现严重的混晶现象是我国目前已投产的几条CSP机组的普遍问题。通过对包钢CSP工艺生产的铌微合金钢的组织研究发现,铌提高钢的再结晶温度,如果在奥氏体部分再结晶温度区变形将导致原始奥氏体组织混晶,从而导致钢带的组织不均匀性。适当调节钢的铌含量和变形工艺条件,避免在奥氏体部分再结晶区域变形是解决钢带混晶问题的关键,目前在包钢已可生产铌含量小于0.030%的铌微合金钢。

微合金钢超细组织的控制轧制

探讨了采用应变诱导轧制及应变诱导轧制与常规控轧技术相结合获得超细晶铁素体组织的可行性 ,研究了冷却速度对应变诱导铁素体晶粒长大的影响。实验结果表明 ,采用应变诱导轧制可显著细化铁素体组织 ;将应变诱导轧制技术与常规控轧工艺相结合所获得的超细晶组织更为理想。通过实验室模拟轧制 ,已获得体积分数为 97%、晶粒尺寸达 0 .92 μm的超细铁素体组织。TEM分析发现 ,超细晶铁素体内位错密度较低并有少量小角度晶界存在。

基于钻井工况和海洋环境耦合作用下的隔水管动力学模型

对于深水和超深水钻井,钻井工况对隔水管动力学行为的影响是一个不可忽视的问题。为此,结合我国自主建造的第一座深水钻井平台——"海洋石油981"钻井平台结构和隔水管系统的实际生产环境,利用最小势能原理,结合泛函求极值方式在国内外首次建立了基于海洋环境和钻井工况耦合作用下的隔水管系统动力学控制方程,给出了相应的边界条件、求解方法,编制了相应的计算程序,并通过实验验证了该模型的有效性。利用该模型编制了计算程序,分析了钻井工况对隔水管系统的模态及横向振幅的影响。结果表明:钻井液流速对隔水管的振动模态影响不明显;钻杆、顶张力对隔水管横向振幅的影响较为显著,顶张力越大,隔水管横向位移越小,但顶张力过大会增加隔水管的自振频率;钻杆则有可能造成隔水管局部的碰撞破坏。

450MPa级超细组织耐大气腐蚀钢板的开发与研制

利用变形诱导铁素体相变超细组织控制技术 ,通过对 0 9Cu PTi RE钢进行 Nb微合金化并进行控制轧制和冷却 ,开发研制了晶粒尺寸为 3.5～ 4 .8μm、屈服强度达 4 5 0 MPa级的高强度超细组织耐大气腐蚀钢板。研究结果表明 ,该钢具有良好的成形。

钻柱扭转振动模型的建立及求解

在建立了牙轮钻头与井底岩石互作用模型的基础之上 ,将钻头与井底岩石互作用力矩作为钻柱的下端边界条件。在适当简化的条件下 ,利用弹性杆理论和单元法 ,建立了在钻井过程中由于钻头与岩石互作用和钻柱弹性变形而导致钻柱产生扭转振动的动力学模型。在给定初始条件和边界条件的情况下 ,采用数值计算方法求解了钻柱扭振模型。为进一步弄清钻头、钻柱在井底的实际运动规律和动力学性能 ,控制井眼轨迹 ,预防钻杆早期失效奠定了理论基础。

基于Jiles-Atherton理论的铁磁材料塑性变形磁化模型修正

Jiles-Atherton(J-A)模型在磁化建模领域应用广泛,但不同文献给出的J-A模型并不一致,致使采用不同表达式建立的塑性变形磁化模型存在多种版本,其正确性难以甄别.通过对无磁滞磁化方程、能量守恒方程和等效磁场强度方程的梳理与比较,发现原有模型中存在将磁化强度和无磁滞磁化强度混用、将不可逆磁化能量等效于全部的磁化能量、等效磁场强度中应力磁化项界定不清等问题.在此基础上,对上述方程进行了修正,推导了基于J-A模型的塑性变形磁化修正模型.将修正模型计算结果与原模型计算结果、相关文献中的试验结果进行对比,结果表明:与原有计算模型相比,修正模型计算结果的饱和磁化强度和剩余磁化强度随塑性变形增加而减小,矫顽力随塑性变形增大而增大,达到饱和磁化强度时的外磁场强度随塑性变形增大而增大的趋势有所减弱,更符合试验结果,可更准确地反映塑性变形对材料磁化的影响.

深井、超深井高温高压井下工具研究

针对井下工具和工艺管柱在深井超深井中高温、高压等特殊环境下各种生产措施的运用,并对井下工具和工艺管柱在各种特殊生产措施中提出的一些特殊要求展开专项研究。主要从压裂酸化、分层注水、机械卡堵水等方面对井下工具和工艺管柱进行研究,并对江汉油田分公司采油工艺研究院所在深井、超深井高温高压井下工具进行了论述和介绍,有利于指导油气田的现场施工,具有一定的实际意义。

CNG地下储气井安全性分析

压缩天然气(CNG)汽车工业是一个新兴的产业,具有良好的经济效益和社会效益。而CNG地下储 气井的安全性是保证CNG加气站正常运行的关键。针对目前国内用于CNG汽车的高压地下储气井结构简单、施 工工艺不规范、缺乏安全设施等实际问题,提出了改进现有储气井结构、施工工艺和研发储气井安全系统的技术思 路,为减少城市环境污染,进一步推广CNG汽车的应用提供了技术支持和安全保障。

长水平段水平井钻进摩阻控制

长水平段水平井能够增加钻遇油层的长度和数量,提高单井油气开采量,在薄油层开发、海油陆采方面具有明显的技术优势。但由于水平段过长,钻进过程中面临着严重的摩阻问题。以胜利油田某长水平段水平井为例,采用有限元方法,从井身剖面结构参数优化、钻井作业参数优选等方面,分析其对摩阻的影响规律及其内在影响机理。研究结果表明,案例井造斜段曲率半径对长水平段水平井摩阻影响较为明显,应综合考虑地层特点、造斜率控制难度以及后期送钻能力进行合理选取;起钻过快会导致钻柱与造斜段上井壁摩擦严重,下钻时应平衡下入效率、钻柱变形和摩阻的关系,防止遇阻;复合钻进时低速区的转盘转速不会引起摩阻的明显变化。

钛对汽车车轮用钢组织和性能的影响

本文通过相分析，金相组织观察、拉力和扩孔实验等手段分析了钛在汽车车轮用钢中的分布状态及其对金相组织、夹杂物、力学性能和延伸凸缘性能的影响。实验结果表明，钛除起细化晶粒、弥散强化作用外，又可与硫结合成Ｔｉ＿４Ｃ＿２Ｓ＿２夹杂物，改变钢中长条状ＭｎＳ夹杂物形态，提高钢的延伸凸缘性能。当钢中Ｔｉ／Ｓ比为２～３时，延伸凸缘性能的改善最明显。对硫含量较高（０．０２５％～０．０３５％）的钢，添加０．０５％～０．１１％的钛既可满足车轮用钢的力学性能要求，又可满足其成形性能的要求。

伸缩式井下牵引器双向锁止机构设计

为提升伸缩式井下牵引器的牵引能力,设计了一种基于斜面自锁原理的伸缩式井下牵引器双向锁止机构。该机构使得牵引器能够在前、后方向与井壁自锁,克服了牵引力受限于恒定静摩擦力的问题;使得牵引器能够实现双向牵引,进而提高牵引器的牵引能力。双向锁止分为牵引锁止和复位锁止,通过对两种锁止状态下的双向锁止机构进行静力学分析,导出双向锁止机构满足双向锁止条件时的数学关系式,并对双向锁止机构进行了参数设计,使得牵引锁止为自锁锁止,复位锁止为非自锁锁止。建立牵引器前工作短节动力学仿真计算模型,完成了双向锁止过程仿真计算,验证了双向锁止机构参数设计的正确性和双向锁止的可行性。

普通碳素钢在CSP连轧过程中的组织演变

在 CSP机组上 ,通过普通碳素钢 (Q2 35 )的轧卡试验研究了该钢在连轧过程中的组织演变过程。结果表明 :高温区的两道次大变形使原始铸造树枝晶通过再结晶基本实现了奥氏体的等轴化和组织的均匀化 ;进一步变形可继续细化原始奥氏体并最终获得晶粒尺寸约为 30μm的、均匀的等轴晶组织。在 CSP工艺中 ,原始奥氏体组织细化可能与精轧总压下量高、单道次变形量大、应变速率高及钢中出现异常析出物等因素有关。

C形滑环式组合密封的密封性能

为研究C形滑环式组合密封的密封性能,运用Abaqus建立其二维轴对称有限元模型,研究工作压力、密封间隙、往复运动速度和摩擦因数对密封性能的影响。仿真结果表明,静密封工作时,O形圈与C形滑环之间的最大接触应力是密封的关键;随着工作压力的增大,O形密封圈和C形滑环的最大Von Mises以及二者之间的最大接触应力均呈现出增大趋势;密封间隙越小,接触应力越大。动密封工作时,密封间隙和工作压力对滑动密封的变化趋势与静密封时基本一致;C形滑环与活塞杆之间的摩擦因数越小,密封效果越好;往复运动速度对最大接触应力的影响不大。

微小井眼水力加压器结构设计及钻压计算

微小井眼钻进过程中,连续管的直径小、刚度低,采用传统的钻铤施加钻压不能满足钻井需要,为此设计了一种用于88.9mm井眼的微小井眼水力加压器。综合考虑井下马达、水力加压器以下钻柱与井壁的摩擦力、水力加压器运动部件与缸体内壁的摩擦力等因素对井底钻压的影响,建立了水力加压器串联在井下马达上方时井底钻压计算模型,通过对模型的求解可以得到钻井液流量、喷嘴直径与钻压关系曲线,为水力加压器在微小井眼钻进中的应用提供了理论依据。

高压节流阀节流特征及流固耦合失效分析

以川东北地区高压裂缝性气藏开发钻井现场普遍使用的楔形节流阀为例,分析开度与节流面积、节流压降、流体速度的关系,并依据伯努利方程建立节流压降与开度、流体密度、进口流量的数学模型,采用workbench流固耦合数值模拟方法,对所述条件下的节流阀内部流场和阀芯应力分布对比分析。结果表明,楔形节流阀节流能力随开度的增大迅速减小,随流体密度、进口流量的增大而增大,在一定开度下,由于阀腔内流体的高速流动,阀芯变径台阶面与轴销连接孔位置处出现应力集中,同时阀芯节流面附近有明显漩涡产生,引起阀芯振动,容易导致断裂失效;当开度较小时,节流效果显著,含固相颗粒的流体容易造成节流阀堵塞,且高速流体对阀座冲刷引起刺漏,该分析结果与现场节流阀失效情况十分吻合。

钻柱纵向振动模型的建立及求解方法

在牙轮钻头与井底岩石互作用模型的基础之上，将钻头在井底作纵向往复运动的位移作为钻柱纵向振动的下端边界条件，在适当简化的条件下，利用弹性杆理论和单元法建立了钻柱在钻井过程中由于钻头与岩石互作用及钻柱的弹性变形而导致钻柱产生纵向振动的动力学模型在给定初始条件和边界条件的情况下，采用数值计算方法求解了钻柱纵振模型。为进一步弄清钻头、钻柱在钻井过程中的实际运动规律和动力学性能，改进钻头、钻柱的设计方法，预防钻头、钻柱早期失效奠定了基础。

P-RE复合超细组织耐候钢的理论与技术

深入研究了P、RE、晶粒细化和组织类型等因素对钢铁材料耐大气腐蚀性能的影响规律和作用原理。研究发现,P改善耐大气腐蚀性能显著,也可有效提高钢的强度,由较高的P含量所导致的钢铁材料的冷脆问题可通过晶粒细化或超细化控制而显著改善;RE可显著改善钢铁材料的耐大气腐蚀性能,其主要作用机理是:在钢中形成的RE化合物、RE/Fe金属间化合物和固溶稀土等在腐蚀薄液膜中水解,并在pH值较高的阴极沉淀,从而起到缓蚀作用;晶粒细化有益于提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能。通过集成上述3项技术,开发了新型的P-RE复合合金化超细组织经济型耐候钢。所开发的新材料成本优势明显,强韧性高,耐大气腐蚀性能可接近Cor-ten B钢水平。

盘式钻头及其破岩机理

介绍了一种新型齿形结构的牙轮钻头———盘式钻头的结构特点、破岩机理以及国外（特别是前苏联）在盘式钻头方面所做的工作，包括破岩机理方面的研究、实验室和现场试验工作及其在生产实际中的使用情况。对盘式钻头的研究现状及其在目前生产中推广应用所存在的问题作了简要介绍。并对开展盘式钻头进一步研究的可行性和具体研究方向作了详细阐述。同时对开展盘式钻头研究的重要意义及盘式钻头将在我国石油勘探开发中的作用及应用前景作了阐述。