Ⅳ型储氢气瓶内衬材料聚酰胺6氢渗透行为的分子模拟研究

采用分子模拟方法,在不同温度(30、40、60、80℃)和压力(82、87.5、98、103 MPa)条件下,研究氢气在聚合物材料聚酰胺6(PA6)中的渗透性,并分析了氢气的渗透机理。结果表明,温度升高时,吸附热和自由体积分数逐渐增加,热运动加剧,分子运动空间增大,氢气在PA6中的溶解度系数、扩散系数以及渗透系数均呈增大趋势。在压力为103 MPa时,升高温度对渗透系数的影响最大,增加了88.3%。随着压力增大,氢气与PA6分子链之间的相互作用减小,自由体积分数减小,所以氢气在PA6中的溶解度系数、扩散系数以及渗透系数均呈下降趋势。在温度为60℃时,压力对渗透系数影响最显著,降低了38.6%。氢气在PA6中的渗透机理包括在低势能区的聚集性吸附过程,和在自由体积处形成的空穴内振动-空穴间跃迁的扩散过程,温度升高时,氢气分子运动变得活跃,有更多的空穴间跳跃次数,压力升高时,变化相反。

芳纶纤维增强PE-RT管耐高温性能的试验研究

柔性复合管具有超高强度、高模量、耐酸碱腐蚀、重量轻等优良性能,但其耐高温性能却较差,存在一定的安全隐患。为此,以内衬层为高温聚乙烯(PE-RT)、增强层为芳纶纤维的柔性复合管为试验样品,利用高温高压釜、差热扫描仪等设备开展了不同工况、不同温度条件下的试验研究,以及整管承压能力和1 000 h存活试验。结果表明:①在环境相容性试验中,高温对柔性复合管内衬层PE-RT的重量、维卡软化温度、力学性能及结构组成影响不大,但是对增强层芳纶纤维的拉伸性能、整管水压爆破影响较明显;②导致整管承压能力下降的原因是增强层在受内压的过程中,芳纶纤维发生形变和断裂;③随着温度上升,会导致分子热运动的解取向和结晶,非晶取向降低,结晶度、晶区取向因子逐渐升高,大分子链的解取向增加,拉伸强度下降。结论认为,该类型柔性复合管能顺利通过1 000 h存活试验,推荐在工况介质温度不大于95℃、内压不大于4 MPa下使用。

地面集输玻璃钢管结蜡原因与机理分析研究

某油田地面集输玻璃钢管线投产后出现蜡堵,严重影响油田正常生产。为了确定玻璃钢管结蜡原因与机理,从具有不同结蜡程度的3条在役玻璃钢管线截取试样,开展宏观检查、理化试验和润湿性分析等对比试验研究。结果表明,该3条玻璃钢管试样的成分结构、树脂含量、硬度和固化程度未见明显差异,符合玻璃钢管的标准要求,它们对柴油均表现为超亲油状态,润湿性未见明显差异。结蜡程度的不同主要是由管道运行温度所致,低流速、低气液比加速蜡沉积。玻璃钢管结蜡机理与钢质管道基本一致,为分子扩散机理,但玻璃钢管的临界表面张力、导热系数和粗糙度更低,使其不易发生蜡晶的沉积与聚集,展现出更佳的防结蜡性能。通过降低管材表面张力和实现疏油状态,将是提升玻璃钢管防结蜡性能的有效途径。

高能球磨对Pr_6O_(11)和Y_2O_3掺杂ZnO压敏电阻微观结构和电学性能的影响

利用高能球磨法制备Pr6O11、Y2O3掺杂ZnO压敏电阻,并对球磨时间对微观结构、物相组成及电学性能的影响进行了研究和分析。高能球磨有利于微观组织的均匀化和晶粒的细化,从而提高了电学性能。当球磨时间从0到10 h时,烧结后的ZnO晶粒尺寸变化从8.7到4.0μm,坯体烧结密度变化从5.40到5.62 g/cm3。最佳的制备工艺为球磨时间为7.5 h,烧结温度为1100℃,其对应的电学性能分别为:电位梯度(V1mA)是542 V/mm,漏电流(IL)是2.88μA,非线性系数(α)是47。

高阻隔非金属柔性复合管承压性能模拟

在复合管结构的基础上添加了阻隔层,并基于有限元模拟建立了高阻隔非金属柔性复合管三维模型,分析了复合管阻隔层几何及工艺参数对承压性能的影响,确定了阻隔层最佳参数。结果表明,高阻隔非金属柔性复合管承压时,芳纶增强层应力最大,其次为铝箔阻隔层,内衬层和外保护层应力最低;铝箔阻隔层厚度对复合管承压性能影响最大,其次为摩擦因数的影响,铝箔层宽度和缠绕角度的影响最低;综合考虑管道应力和设计成本,确定铝箔阻隔层最佳厚度为0.15 mm,最佳宽度为200 mm,最佳缠绕角度为70(°)。

油田集输管网用非金属管存在问题分析及建议

非金属与复合材料管材成为油田地面集输管网防腐的重要解决方案之一,现已广泛应用于油田采油、采气、集输、注水等工程中。但由于非金属管产品种类繁多、结构形式各异、质量参差不齐,使得管材在设计、运输、施工、连接、应用等过程中存在较多的质量问题和使用问题,影响了非金属管的进一步推广应用。文章阐述了当前油田集输管网中用量最大的增强塑料管(玻璃钢管、塑料合金复合管、钢骨架复合管和柔性复合管)存在的典型问题,分析了产生以上问题的原因,并提出了相应的质量控制建议,为规范非金属管材的使用提供借鉴。

鱼类疾病防治的措施

1搞好环境控制 池塘是鱼类生存的必需条件,水域是鱼类生存的必须环境,池塘水质的好坏,直接影响到鱼类的生存、生长和繁殖。只有搞好环境控制,创造良好的生态环境,才能有效控制和减少鱼类疾病的发生。养鱼池塘要定期清除池底淤泥,

高压ZnO压敏电阻陶瓷材料研究进展

综述了高压氧化锌压敏电阻的导电原理及制备工艺,从超细粉体的制备、稀土添加剂、烧结工艺等方面重点分析了目前该材料的制备方法。并指出高压氧化锌压敏电阻材料今后应从以下几方面进行重点研究:①加强大电流区的失效模式与显微结构之间的相关理论研究;②稳定纳米ZnO粉体,特别是掺杂如Bi_2O_3等其他成分纳米复合粉末的制备研究;③复合稀土氧化物对氧化锌电阻片的微观和电学性能的影响研究,对掺杂量的控制及作用机理将是未来研究的重点;④开发和优化如微波烧结等新的烧结工艺。

油气田用热塑性塑料管材环境应力开裂研究进展

为应对油气田日益苛刻的腐蚀环境,尤其是CO2和H2S等腐蚀气体含量增加,耐腐蚀性能优良的热塑性塑料在油气集输领域的应用受到广泛关注。但在使用过程中,由于环境应力开裂(ESC)导致管材失效事故时有发生,给管线运行和生态环境带来巨大隐患。文中首先通过对ESC评价方法研究、不同聚合物/溶剂体系的相互作用、环境因素对ESC行为的影响及材料改性对ESCR性能影响等方面调研,分析了国内外关于油气田用热塑性塑料管材ESC的研究现状。其次,从增塑理论、表面能的影响和分子链断裂分析了ESC机理。再次,指出了目前研究存在的不足之处:(1)油气田用热塑性塑料管材ESC行为快速分析方法尚未建立;(2)热塑性塑料结构形态对ESC的影响未予充分考虑;(3)尚无多场耦合下酸性油气混输用热塑性塑料管材的ESC机理研究。最后,对今后关于ESC研究的方向给出了建议。通过油气田热塑性塑料管材ESC研究现状调研,促进热塑性塑料管材在油气田中的安全应用。

地面集输用柔性复合管开裂失效原因分析

近年来,柔性复合管由于其优异的耐腐蚀性和可盘卷性能,在国内油田被大规模推广应用。随着应用范围的进一步扩大,出现了部分失效事故。通过对国内某油田集输管道用柔性复合管现场截取的泄漏管段开展的外观尺寸、化学成分及物理性能检测等,分析引起其开裂失效的原因。结果表明该柔性复合管失效原因主要有两个方面:1)内衬层材料的维卡软化温度远低于实际使用温度和设计温度,在运行中将导致内衬层发生软化而使其强度明显下降;2)增强层纤维缠绕间隙较大且不均匀,由此导致该柔性复合管承载能力不足而发生了断裂失效。

聚酯纤维增强热塑性塑料复合管扣压接头密封性能研究与结构优化

基于有限元法建立了聚酯纤维增强塑料复合管道与其金属扣压接头的三维装配模型,分析了扣压量及接头结构参数对接头密封性能的影响。结果表明,随着扣压量的增加,接头密封性能逐渐提高,但在大扣压量下管体会发生塑性变形,管道密封性能下降;随着锯齿角度增加,接头密封性能先增大后减小,当角度大于55°时,管体会发生塑性变形;锯齿高度越大,接头密封性能越好,但增加到3 mm时,芯管端部应力值会达到断裂强度;接头锯齿数不宜过多,在齿数达到14时,管体在接头端部会受到严重挤压。综合考虑密封性能与接头强度,确定扣压接头的最佳扣压量为5.5 mm,最佳结构参数为锯齿角度为50°、齿高为2.5 mm、锯齿数为11。

气体在增强热塑性塑料管道中渗透行为控制研究

为应对油气田日益苛刻的腐蚀环境,尤其是CO_2和H_2S等腐蚀气体含量增加,增强热塑性塑料复合管道成为解决腐蚀问题的一个重要方案。随着增强热塑性塑料管道用量的增加,气体渗透行为对管道安全服役影响亟需关注。其影响的本质原因是气体渗透行为造成材料失效,进而影响管线安全运行。为降低气体渗透对服役非金属管道安全运行的危害,需要从自身材料改性、高阻隔性材料引进、化学反应消耗以及集中气体排放等方面进行逐级控制。由于目前国内对非金属管道气体渗透重视程度尚不足,该研究不仅为油气田非金属管道安全运行提供参考,并且为高阻隔性非金属材料及智能型非金属管道开发提供思路。

可膨胀管技术研究进展与工程应用

为了应对石油钻井中堵漏、修复、防塌和防砂等技术难题,国外已经成功地应用可膨胀管技术,国内也进行了理论研究和室内试验。综述了近年来国内外可膨胀管技术的发展状况,及其关键技术的研究进展。介绍了实体可膨胀管技术(SET)和可膨胀割缝管技术(EST)的工程应用实例,并指出可膨胀管技术的发展方向。

高温高压条件下柔性复合管评价方法研究

油气集输用三层结构的柔性复合管已广泛用于国内各大油田,然而,服役温度和承内压仍是制约非金属管使用的主要因素。为了对后期运行提供保障及降低事故率,需要对高温高压复杂工况用柔性复合管进行适用性评价方法研究。文中通过对各功能层,尤其是耐温性能和承压性能主要承担者的内衬层和增强层材料的选材与评价以及整管适应性评价,进行柔性复合管高温高压适用性研究。另外,参照目前国内外柔性复合管相关标准,对关键性能指标进行量化。

柔性复合管剩余强度试验及失效机理研究

采用内衬层为PVDF、增强层为玻璃钢带的柔性复合管,利用承压设备,基于线性回归采用剩余强度法对油气集输用柔性复合管的服役寿命进行研究。利用扫描电镜对微观形貌分析,对柔性复合管的失效机理进行研究。结果表明,随着服役时间的增加,柔性复合管的剩余强度值呈下降趋势,并且该对数值与服役时间对数值呈线性关系。该类型管材无外界因素影响,在输送介质温度不高于90℃,压力不高于16 MPa条件下,可安全服役超过20年。

玻璃钢集油管道泄漏原因

某油田玻璃钢集油管道发生泄漏失效。通过宏观观察、尺寸测量、玻璃化转变温度测试、树脂含量测试及微观分析等方法,对管道泄漏失效的原因进行了分析。结果表明:在弯曲应力或以弯曲应力为主的复合载荷作用下,管道接头应力集中处(外螺纹根部位置)所受应力超过材料能承受的极限应力而发生横向断裂造成泄漏,此应力主要来源于地层沉降和其他外力。

玻璃钢管试压渗漏的原因

国内某油田地面集输系统用玻璃钢管在现场试压过程中发生渗漏事故,通过宏观形貌观察、壁厚测量、玻璃化转变温度测试、树脂含量测试、静水压试验、短时失效压力试验、微观形貌观察等对其失效原因进行了分析。结果表明:在以弯曲应力为主导的外力作用下,玻璃钢管外壁加厚过渡区出现大量环向裂纹,从而降低了玻璃钢管的整体承内压能力,导致在现场试压过程中发生渗漏事故;玻璃钢管外表面的玻璃化转变温度偏低,说明其外表面的固化度较低,性能较差,这促进了管外壁环向裂纹的出现。

地面集输用柔性复合管爆管失效原因分析

为查明国内某油田集输管道用柔性复合管爆管失效原因,对现场失效及未失效位置管道进行取样并评价。通过失效管段的外观形貌、化学成分及物理性能检测等,分析引起其开裂失效的原因。对未失效管段进行静水压及爆破试验评价,分析其常规状态下承内压性能。为验证由于扭曲导致整管承压性能降低,在三种角度下(30°、60°和90°)开展扭转试验,分析管线扭转状态下的各功能层形貌,进而评价其承压性能。结果表明该柔性复合管失效原因主要是由于在安装前管道存在扭转应力,导致其承内压性能降低,当输送介质压力超过其承受值后导致整管爆裂。

实体膨胀管套管补贴技术研究及工程运用

随着油田的不断开采,油套管损坏日趋严重。本文主要介绍了实体膨胀管套管补贴技术的原理及工程运用,为油田老井的恢复及再生提供了崭新的技术手段,并指出了实体膨胀管套管补贴技术的发展方向和前景。

增强热塑性复合管在酸性环境下的耐蚀性能

增强塑料复合管被认为是解决酸性气田地面集输管道腐蚀问题的有效手段之一,内衬层、增强层与金属连接接头的耐蚀性能是增强热塑性复合管整体防腐性能的决定性因素。为此,采用高温高压釜、材料试验机、维卡软化温度测定仪和红外光谱仪等设备,测试了一种玻纤增强热塑性复合管内衬层、增强层与金属连接接头在模拟酸性环境(总压为10 MPa,H_2S分压为0.6MPa,CO_2分压为0.25 MPa,温度为80℃)下的耐腐蚀性能。结果表明:经高温高压环境浸泡试验后,内衬层材料PVDF及玻纤增强树脂层均发生了溶胀增重(增重率小于1%),PVDF拉伸强度下降了3.15%,维卡软化温度下降了3.4℃,PVDF结构成分未发生明显变化,玻纤树脂增强层拉伸强度下降了13.11%,PVDF和玻纤增强树脂适合作为酸性环境下应用的复合管机构材料;3种金属接头材质在模拟环境中腐蚀速率高低次序为:L360NS>316L>Alloy825,镍基合金825和316L属于轻度腐蚀,适合作为连接接头材料。