聚乙烯管材专用料耐高温水浴老化性能研究

以3种聚乙烯(PE)管材专用料(PEX-1,PE100,PERT-I)为研究对象,在95℃下进行水浴老化试验,通过差示扫描量热仪(DSC)、维卡软化温度测定仪、万能试验机研究了其耐热氧老化性能、热变形行为和拉伸性能。结果表明:在95℃下水浴老化1 440 h后,3个样品中,PERT-I的结晶度变化率最小(2.16%),氧化诱导时间(OIT)变化率最小(2.70%),维卡软化温度变化率最小(0.28%),表现出优异的耐热氧老化性能和热变形性能,同时,PERT-I的拉伸强度变化率和屈服强度变化率分别为15.06%,15.16%,可作为耐高温PE管材内衬层的备选材料。

热处理对BN4不锈钢碳化物析出的影响规律研究

使用金相分析和XRD物相分析的方法研究了BN4不锈钢热处理对碳化物析出的影响规律。结果表明BN4不锈钢在空冷条件下和水冷条件下析出的是Cr3C2相;在600~650℃热处理时,碳化物析出最为严重,其次是900℃,且空冷较水冷的碳化物析出严重得多。BN4不锈钢热处理时温度应低于500℃或高于900℃,且冷却方式为水冷。

聚乙烯管材内衬材料耐介质性能研究

采用万能力学试验机、维卡软化温度测定仪、差示扫描量热仪、傅立叶红外光谱分析仪(FTIR)等设备,对比分析了聚乙烯管材内衬材料PE100在油田采出水模拟液中浸泡1080 h后的拉伸性能、热变形性能、结晶熔融性能和分子结构变化。结果表明:PE 100聚乙烯材料在介质浸泡试验后,溶液介质小分子向PE100内部渗透致使塑料材料溶胀,引发分子链断裂,导致其拉伸性能、抗热变形性能、结晶度、熔融温度均明显下降,其拉伸强度下降23.47%;屈服强度下降20.66%,断裂伸长率下降25.27%,维卡软化温度衰减13.15%,熔融温度由134.05℃降至128.36℃,结晶度下降3.24%。

真空隔热油管内外管环焊搭接接头评价方法研究

为了评价真空隔热油管的内外管环焊缝性能,开发了一种新型环焊搭接试验方法。该方法以N80-1隔热管为试验材料,采用CO2气体保护焊进行环焊焊接,并对焊接接头进行了拉伸试验、DR检测以及金相分析。试验结果表明,在筛选出的最佳工艺下焊接的隔热油管内外管封焊缝的平均抗拉强度大于700 MPa,接近管体的抗拉强度;内外管封焊缝金属与母材熔合良好,表明所选工艺合理,且DR检测结果表明焊缝没有出现夹杂、气孔等缺陷。

溶质离子在铝合金微弧氧化陶瓷膜形成过程中的作用机理

利用交流脉冲微弧氧化电源在碳酸钠、硅酸钠和锡酸钠3种电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化处理,通过SEM和XRD观察分析铝合金样品表面形貌和相组成的变化,研究各溶质离子对微弧氧化起弧现象及生长曲线的作用规律。结果表明:在3种电解液中进行微弧氧化处理时,在硅酸钠溶液中铝合金易于起弧,能够在短时间、低电压下获得高阻抗膜;而在锡酸钠溶液中铝合金不能形成高阻抗膜,未发生起弧现象;铝合金样品表面预先制备高阻抗膜有利于发生微弧氧化起弧现象;在碳酸钠和硅酸钠溶液中,微弧氧化陶瓷膜的后期生长曲线有着相似的变化规律,在锡酸钠溶液中样品表面产生电化学溶解,不能形成陶瓷膜;铝合金样品表面形成高阻抗膜是微弧氧化现象得以进行的必要条件。

镁合金微弧电泳复合膜层的微观结构和抗腐蚀性能

采用恒压模式在硅酸盐系电解液中制备镁合金微弧氧化陶瓷层,对比研究了微弧电泳和直接电泳镁合金的截面形貌、结合力大小以及抗腐性能差异.结果表明:在镁合金微弧氧化陶瓷层的表面可制备电泳有机层,简化了电泳工艺;在微弧电泳复合膜层间形成机械咬合力和化学键力,附着力等级可达1级;经800 h中性盐雾腐蚀试验后,复合膜层腐蚀增重量和样品表面的形貌均没有明显的变化;与微弧氧化陶瓷层和直接电泳有机层相比,微弧电泳复合膜层的电化学稳定性显著增强,腐蚀电流相分别减少了约5个和2个数量级.

预制备膜特性对铝合金微弧氧化膜层形成过程的影响

利用交流脉冲微弧氧化电源在氯化钠和不同浓度硅酸钠电解液中对LY12铝合金进行表面处理,对比研究了样品表面有无预制备膜对微弧氧化起弧及生长过程的影响规律。结果表明:铝合金样品表面形成较高阻抗值的膜层是微弧氧化起弧现象得以发生的必要条件;样品表面获取预制备膜抑制了活性电极放电并为后期电击穿提供一个易"失稳"的界面状态,有利于缩短微弧氧化起弧时间,降低起弧电压,但预制备膜厚度和阻抗值大小对起弧时间和电压影响均较小;样品表面有无预制备膜微弧氧化电压-时间曲线有着相似的变化规律,且预制备膜在后期生长过程中重新参与成膜,在相同能量输出条件下所得陶瓷层厚度明显大于无预制备膜铝合金。

溶质离子在镁合金微弧氧化膜形成过程中的作用

利用交流脉冲微弧氧化电源在NaF、NaCl和NaI三种电解液中对AZ31镁合金样品进行处理,采用SEM、XPD和XPS观察分析溶质离子对镁合金样品表面形貌、相组成及起弧前后微弧氧化膜层成分的变化。结果表明:微弧氧化现象只发生于NaF电解液中,起弧前样品表面的沉积膜为MgF2,起弧后膜层由MgF2和MgO两相组成;NaCl和NaI电解液中的两组样品既无微弧氧化现象发生,又未发现任何沉积膜层;微弧氧化初期阳极放电产生的金属阳离子与溶液中的阴离子形成沉积于样品表面的高阻抗膜层是微弧氧化过程进行的必要条件。

2205双相不锈钢连续管组织与性能分析

针对碳钢连续管在适量H;S和CO;共存的油田腐蚀工况中,管材腐蚀严重以及疲劳寿命短等问题,开发了具有较强耐蚀性和强塑性合理匹配的2205双相不锈钢连续管。通过对该管材开展微观组织、硬度、力学性能、塑性和腐蚀等检测评价,全面分析了2205双相不锈钢连续管的各项性能。分析结果表明:该管材组织以奥氏体和铁素体相为主,焊缝、热影响区和母材显微硬度波动较小且基本一致;管材力学性能良好,管体屈服强度为640 MPa、抗拉强度为782 MPa、挤毁强度为117.5 MPa、爆破压力高达144.5 MPa;管材压扁、扩口试验均未出现裂纹,具有较高的塑韧性能;管材疲劳寿命达1852次,比同规格碳钢CT80连续管大幅延长;管材具有良好的耐蚀性能,同种工况下腐蚀速率远低于碳钢油管,更适合在含有H_(2)S和CO_(2)共存的油气田中长期服役。研究结果可为连续管选材提供参考。

超高强度CT110变壁厚连续管在页岩气开发中的应用

文中开发了屈服强度大于758 MPa,抗拉强度大于793 MPa,管柱硬度小于301HV_(0.5),管柱外径不变,壁厚沿长度方向逐渐均匀变化的超高强度CT110变壁厚连续管,管柱各项性能指标均满足标准要求。CT110变壁厚连续管已在页岩气井开采作业中得到应用,结果表明:该管柱具有下入深度长,抗内、外压高,作业疲劳寿命长等性能优势,满足页岩气井施工设计和作业要求。

国产CT80钢级连续管

连续管是一种单根长度可达数千米、可反复弯曲、盘绕在卷筒上交付使用的油气管材,和传统的油气管材相比具有运输方便、效率高的独特优势,广泛应用于酸化、压裂、冲砂等多种不压井作业之中,被称为"万能管"。中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司根据连续管服役环境,综合考虑焊接性能、抗折弯性能、疲劳性能及耐腐蚀性能,设计开发了连续管用低碳微合金钢热轧钢带,在此基础上形成了钢带对接、斜焊缝形变热处理、高稳定高精密HFW成型焊接、全管体热处理、焊缝热处理等一套具有完全自主知识产权的连续管制造技术,建成了亚洲首条连续管生产线,研制出了CT80钢级(屈服强度≥552MPa、抗拉强度≥621MPa)国产连续管。经检测评价和现场使用,产品的强度、塑性、耐蚀性、服役寿命等各项指标均达到国际先进水平。

渗铝CT80连续管的性能分析

以CT80连续管为基体材料,利用感应电流快速加热的热渗铝工艺,在极短时间内使连续管表面形成致密的晶态Fe-Al合金耐热、耐磨层和纯铝耐蚀层。通过拉伸、扩口、压扁试验对渗铝CT80连续管的力学性能进行检测,并对断口进行扫描电镜和能谱分析,通过HIC试验评价其耐蚀性能。检测结果表明:与未渗铝CT80连续管相比,渗铝CT80连续管的强度大幅下降;拉伸试验和扩口试验后,渗铝CT80连续管表面的铝层脱落但Fe-Al层结合良好;压扁试验后,渗铝CT80连续管表面的铝层脱落且Fe-Al层开裂;渗铝后CT80连续管对HIC不敏感。

铝合金表面特性与微弧氧化膜层生长过程的相关性

利用扫描电镜(SEM)、X线光电子能谱仪(XPS)和IM6e电化学工作站等分析手段,探讨沉积层阻抗与微弧氧化膜层生长过程的相关性。研究结果表明:溶质离子参与沉积层的形成,并使其物质组成、微观结构以及阻抗产生较大差异,进而影响起弧时间和起弧电压;起弧后陶瓷层生长将依赖于基体铝向氧化铝的转变而使样品表面阻抗增大,有微量溶质离子被动参与成膜;铝合金表面预制备膜在起始阶段即增加样品的绝缘性,其种类和阻抗对微弧氧化起弧和生长过程影响均较小。

国产超高强度CT110连续管组织与性能

为了发挥CT110超高强度连续管在深井、超深井及大位移水平井增产和稳产过程中的应用以及在页岩气分段压裂、钻磨桥塞等作业中的优势,对国产CT110钢级连续管的组织与性能进行了分析。结果表明,CT110连续管整体性能良好,强度、硬度等性能指标均满足API SPEC 5ST标准要求,且强度和塑性匹配良好,综合性能达到较好水平,同时国产CT110连续管主要性能指标达到或优于同规格进口CT110连续管。

连续管

针对国外公司对连续管制造关键技术的长期垄断及技术封锁,中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司经过数年技术攻关,掌握了一整套具有自主知识产权的连续管制造关键技术,打破国外垄断,填补国内空白,形成了品种齐全、规格完备、钢级系列化、多种用途的国产连续管产品体系。产品主要包括连续油管(工作管柱)、变壁厚连续管、连续速度管柱、连续管线管4类,经测试其化学成分、力学塑性、抗腐蚀性能等均符合标准要求。

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。

含Cr钢的CO_2腐蚀研究进展

在油气开采过程中普遍存在石油管材CO2腐蚀破坏的情况,目前对于CO2腐蚀防护最有效的方式仍是使用耐蚀合金,含Cr钢是油田常用的一类耐蚀管材,对于含Cr钢的腐蚀研究一直是油气田用户关注的焦点。根据油气田CO2腐蚀的特征及选材,介绍了低Cr钢、13Cr/超级13Cr不锈钢、双相钢等油田常见的几种耐蚀管材的CO2腐蚀研究进展,并提出了含Cr钢开发和研究存在的问题,为油气田耐蚀管材的选择提供一定的参考。

国产CT130连续管性能及现场应用

为了满足我国深井、超深井及页岩气开发对高强度连续管的需求,开展了CT130连续管的研制。分析了研制的Φ50.8 mm×4.44 mm国产CT130连续管的强度、塑性、承压能力、弯曲疲劳寿命等性能,并介绍了该产品在某页岩气平台的现场应用情况。性能分析结果显示,国产CT130连续管具有强度高、抗压高、疲劳寿命长等优点。将国产CT130连续管在高压环境中累计安全起下油管49次,疲劳寿命预测软件显示管材平均累计疲劳损伤率为33%,取管体端部样品进行检测,样管性能无明显衰减。性能分析及现场应用表明,国产CT130连续管可实现同类型进口产品的替代。该研究可为促进国产CT130连续管在油田的推广应用提供数据支撑。

国产CT90连续管组织与性能

对国产CT90连续管的微观组织进行了分析,并对其力学性能、耐蚀性等进行了研究。结果表明:CT90连续管组织为多边形铁素体+粒状贝氏体+M/A;M/A主要以岛状弥散分布,晶粒度13级。SEM和TEM组织分析表明:分布在铁素体晶界的粒状贝氏体由束状和岛状分布的M/A组元和微细铁素体构成。性能分析结果表明,国产CT90连续管具有良好的强塑性,屈服强度达到670 MPa,抗拉强度735 MPa,延伸率23.7%,硬度值均小于238 HV0.5,管体屈服扭矩为2 425.5 N.m,高出标准要求10%;挤毁强度为122.0 MPa,高出API RP 5C7标准要求36.7%,疲劳寿命较CT80连续管提高10%,且对HIC和SSCC均不敏感。

原油管道清防蜡技术研究进展及应用

为了防止油井结蜡造成输油管道减径或堵塞影响油井生产效率,造成重大的经济损失及事故的发生,从结蜡机理、结蜡影响因素以及油管清防蜡技术等方面进行了分析综述。分析认为,不同的清防蜡技术均有其自身优点与不足,对于不同井下环境应当采用相应清防蜡技术;同时,在进行清防蜡工作前,需要对井况进行充分研究,针对井下结蜡层特点及成因结合各技术优点,选择适合的清防蜡技术工艺或多种技术结合应用;化学清蜡技术中安全环保乳液型清蜡剂是现阶段研究的热点,而清蜡与防蜡作用并举起到降凝、降黏作用的多功能清蜡剂是未来发展的方向。