储气库管柱冲蚀理论及预测研究进展

储气库的管柱冲蚀规律较复杂,且冲蚀预测难度较大,开展循环注采工况下的储气库管柱冲蚀理论、冲蚀预测方法研究具有必要性及迫切性。目前,针对储气库强采强注工况下的管柱冲蚀报道极少。综述了塑性材料及气主导体系管柱冲蚀机理、冲蚀预测方法,对保障储气库管柱注采安全具有一定借鉴意义。以塑性材料冲蚀机理为出发点,详细介绍了适用于管柱塑性材料的微切削、变形切削、挤压-薄片、局部变形、二次冲蚀及靶面热熔等六大典型冲蚀理论,并汇总其优缺点。指出适用于储气库管柱的冲蚀准则(材料的临界冲蚀流量、临界冲蚀流速、表面延展性、质量损失、体积损失、强度衰减)及冲蚀表征指标(冲蚀比、临界塑性应变、冲蚀损失率、材料剩余最小安全系数),针对这些指标介绍了目前国内外典型的旋转式、射流式、管流式、单颗粒冲蚀式实验系统,以及基于实验数据的冲蚀预测经验模型,如使用频率最高的E/CRC模型和Oka模型等。描述了基于CFD预测冲蚀的普遍流程及不足,分析了基于人工智能预测管柱冲蚀的可行性,这对保障储气库安全高效注采具有一定的理论指导及现实意义。

固体粒子冲蚀理论及评价方法的研究进展

固体粒子冲蚀是造成工业结构失效和材料破坏的重要原因之一,理解其损伤机理对防治工程材料的损害具有重要意义。综述了当前主流的固体粒子冲蚀理论及评价方法,分析了现有固体粒子冲蚀理论及评价体系的特点和内在联系,提出了分形评价方法以补充现有固体粒子冲蚀评价体系,最后探讨了未来固体粒子冲蚀研究可能的发展方向。

弯管固体颗粒冲蚀理论与防冲蚀研究进展

在石油化工领域,管道输送系统的弯管非常容易遭受管内固体颗粒的冲蚀,使管道承压能力降低,增加管道输送的安全风险。首先对油气行业广泛采用的API RP 14E和DNV冲蚀准则进行了描述和分析,进而概述了国内外被较多专家学者提及的弯管固体颗粒冲蚀理论和模型,包括经典的微切削理论模型、变形磨损理论模型以及适用性较强的E/CRC冲蚀模型和Oka冲蚀模型。并在此基础上,对不同冲蚀理论和模型进行了对比和分析,指出各个冲蚀理论模型之间的内在联系,以及各自的优势和缺陷。在工程应用方面,对近年来工业中常见的防冲蚀涂层和防冲蚀几何结构进行了系统的归纳和总结。其中,防冲蚀涂层包括金属防冲蚀涂层、非金属防冲蚀涂层以及复合材料防冲蚀涂层,防冲蚀几何结构包括涡旋结构和各种形式的仿生肋条结构。最后,对弯管固体颗粒冲蚀理论模型的研究方向、纳米防冲蚀涂层以及仿生学防冲蚀肋条结构的发展前景进行了展望。为油气管道系统完整性管理、油气储运安全和流动保障等方面的研究提供借鉴。

材料冲蚀磨损的数值模拟研究现状及展望

总结了几种经典的冲蚀磨损理论模型,分析了各个模型的优缺点,认为至今仍没有一个公认的普遍适用的理论模型可用于预测材料的抗冲蚀性能。综述了国内外冲蚀磨损数值计算模型,发现以往的冲蚀数值模型很少涉及到温度对冲蚀的影响,对多粒子冲蚀的模拟与实际工况仍存在较大差距。介绍了冲蚀模拟中对冲蚀模拟的准确性具有至关重要作用的关键技术,包括材料本构模型、失效准则、数值计算算法,接触计算算法等,最后提出了冲蚀磨损今后的研究和发展方向。

固体粒子冲蚀磨损研究进展

固体粒子冲蚀磨损是引起材料破坏或设备失效的一个重要原因 ,本文简要介绍塑性材料和脆性材料的主要冲蚀理论 ,综述环境因素。

空气钻井钻具冲蚀磨损机理的分析

空气钻井技术受到越来越多的重视,针对空气钻井中钻具冲蚀磨损严重的现象,首先从阐释冲蚀本质入手,随后对现有的有影响力的冲蚀磨损理论对比分析,得出适合于空气钻井的3套冲蚀磨损理论,并分别进行详细阐述。这3种理论将从不同角度来解释空气钻井钻具的冲蚀磨损机理。微切削理论适用于解释钻屑粒子低入射角的切削情况;变形磨损理论从变形历程及能量变化角度解释了冲蚀现象;二次冲蚀理论从颗粒破碎后对钻具的二次冲蚀角度,更合理地阐述了冲蚀机理。最后就影响钻具冲蚀磨损的主要外部因素——钻屑粒径、几何形状、冲击速度、冲击角度、井内温度进行了定性分析。

冲蚀磨损机理及抗冲蚀涂层研究进展

冲蚀磨损现象广泛存在于工程结构中,是许多行业结构破坏与装备失效的主要原因之一,每年造成能源与材料上的巨大经济损失。综合评述了微切削理论、变形磨损理论、磨损脱层理论、二次冲蚀理论和锻造挤压理论等塑性材料冲蚀理论以及弹性压痕理论等脆性材料冲蚀理论,并且针对现有主要冲蚀防护方法中的涂层保护法抗冲蚀原理作出介绍,最后提出了目前冲蚀磨损相关研究中的主要问题和未来的研究重点。

抗冲蚀磨损涂层制备技术及机理的研究进展

在油气开采作业过程中,高压流动介质中固体颗粒对结构件的冲蚀磨损而引起综合表面性能下降,造成了基材损坏,严重影响了关键设备的使用寿命。冲蚀最先被破坏损伤的是材料表面,表面沉积涂层处理技术是改善特定应用中裸漏零部件特性的有效方法。提高表面涂层性能是设备抗冲蚀常用的手段,正越来越多地用于石油和天然气行业中。根据材料本身的物理特性,文中从塑性材料和脆性材料的分类评述了其各自冲蚀机理,综述了利用热喷涂技术、激光熔覆技术、电镀技术及气相沉积等技术制备抗冲蚀磨损涂层的研究现状和进展,介绍了这些技术在制备涂层过程和使用的主要仪器设备。提出了应用多种工艺技术交叉来制备抗冲蚀磨损涂层的方法和以后研究的重点。并对涂层抗冲蚀磨损领域未来的研究方向进行了展望,为固液或气固等多相流动介质的高压石油装备抗冲蚀设计提供参考。

大规模加砂压裂管柱冲蚀研究进展

大规模加砂压裂是非常规油气资源开采的必要手段,也是导致井下管柱和工具发生冲蚀磨损失效的重要原因。针对这一问题,综合评述了国外学者基于不同材料研究提出的冲蚀理论以及主要研究结论,并总结了国内对于基础冲蚀理论做出的衍生研究。结合实际工艺工况阐述了加砂压裂过程中管柱严重冲蚀的主要原因;针对大规模加砂压裂过程中易被冲蚀的管柱结构和压裂工具介绍了研究进展。指出了当前压裂管柱冲蚀的研究难点及未来的研究方向,对压裂管柱的冲蚀防护问题,保护井筒完整性和提高非常规油气资源的开发效果有重要的参考价值和工程意义。