蒸汽管道剩余寿命评估方法评述

概述了主蒸汽管道和注蒸汽管道剩余寿命预测方法的发展状况,主要介绍了主蒸汽管道蠕变曲线逐步外推法和蠕变损伤及裂纹扩展寿命预测法。还对注蒸汽管道灰色预测方法、人工神经网络方法两种腐蚀剩余寿命预测方法进行了探讨。

提高热采注汽系统热效率的研究

为了降低热采成本和提高经济效益 ,建立了热采注汽系统热效率的数学模型。根据实测数据计算了 9个注汽系统的热效率。提出了改进注汽系统热效率的行之有效的措施。根据排烟的氧含量的大小 ,可以确定注汽锅炉热效率改进程度 ;按管线允许热损失量和保温材料种类 ,设计保温层厚度 ,可大大提高输汽管线热效率。仅此两项 ,即可使大部分注汽系统热效率提高 7%以上 ,井底蒸汽干度提高 10 %以上。

蒸汽辅助重力泄油中注过热蒸汽技术研究

为了分析和评价稠油开采注过热蒸汽工艺的效果及技术条件,根据热量传热原理和流体流动理论,建立了过热蒸汽流动与传热数学模型,计算了过热蒸汽沿程的温度分布和压力分布,对比了不同流量的注汽效果。结果表明,随着地面注汽管线和井深的增加,过热蒸汽的过热度和压力明显下降。随着过热蒸汽流量的增大,沿程摩阻系数增大,出口压力降低,过热度减小,出口比焓升高,井底压力明显小于湿蒸汽压力。注过热蒸汽适于压力低、埋藏浅的油藏开发,不适于较厚的块状油层。

稠油注汽管网蒸汽流量干度调控装置研究

为解决稠油注汽开采输汽主干线与分支管线连接处因相分离现象而造成的注汽井蒸汽流量和干度分配不均的问题,研制了蒸汽流量干度调控装置。装置主要由储液管、旁通管线、孔板、支管线和阀门等组成。室内试验表明,只要蒸汽通过孔板处产生的压差与旁通管线及调节阀上液体产生的摩阻压降保持平衡,对分支管蒸汽干度的控制基本上不受其蒸汽流速变化的影响;当装置入口蒸汽干度由20％～70％变化时,若流速及其它条件保持不变,则分支管蒸汽干度基本恒定。

稠油热采注汽管线爆裂失效分析

对胜利油田发生的数起稠油热采注汽管线爆裂失效事故的原因进行了综合分析。分析表明，爆裂失效均由管线内壁的局部腐蚀引起，局部腐蚀是由出现在管线内壁的非金属夹杂、点坑、魏氏组织、带状组织等缺陷在较高的温度。压力和水汽二相流条件下，组织选择性应力腐蚀和氢腐蚀共同作用的结果。为防止类似事故的再次发生，提出了严格控制介质水的含氧量，避免原材料较严重组织缺陷，以及考虑采用15CrMo高温抗氢钢代替st45．8／Ⅲ钢等改进措施。

稠油热采注汽系统效率评价研究

注蒸汽开采作为稠油油藏开发最有效技术手段之一,在开发稠油及提高产量等方面起到了重要作用。绘制注汽锅炉工况图,对锅炉本体进行了热测试并分析了影响其效能的因素。建立了输汽管线热损失分析模型并进行了温度和热损失测试。对注汽系统各节点进行效能分析并采取相应的节能措施,注汽系统效率得到了明显提高。

利用水平直管段静压测定蒸汽干度

在注蒸汽开采稠油时，蒸汽干度的大小不仅影响锅炉的安全运行，而且也直接关系到稠油的开采效果，因而可靠地且连续地测定蒸汽干度显得尤为重要。利用“锅炉机组水力计算”（标准方法），通过测量水平直管段湿蒸汽的压差，实现了蒸汽干度的连续在线检测。同时分析了影响蒸汽干度的主要参数，提出使用该方法时注蒸汽锅炉蒸汽干度一般应大于０．４．该方法也可用于测定多歧管的蒸汽流量和干度。

注汽管道承压能力评估和实物试验验证

基于失效评估图技术对某注汽管道进行了承压能力评价 ,给出了管线在不同腐蚀壁厚情况下的极限承压能力和极限裂纹尺寸。并利用实物爆破试验验证了评价方法的安全性和有效性 ,通过对爆破断口进行宏观和微观分析 ,发现管段的开裂属于脆性开裂。

含裂纹注气管道的硫化氢应力腐蚀试验研究

应力腐蚀门槛值是评价管道抗应力腐蚀能力的重要性能参数。采用胜利油田现场使用的20g,13CrMo44,ST45.8和ST45．8-Ⅵ注汽管材,制作含有预制裂纹的恒位移双悬臂梁(DCB)试件,在硫化氢介质中进行了应力腐蚀试验,得到4种钢材的应力腐蚀门槛值KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明,ST45-Ⅵ钢的KISCC值最大,裂纹扩展速率最小,具有较强的抗应力腐蚀开裂能力;含碳量低,减少块状铁素体,细化组织有利于提高管材抗应力腐蚀的能力。

含裂纹高压注蒸汽管道的断裂参数计算与试验研究

应力腐蚀是引起注蒸汽管道失效破裂的主要原因,为了更好地揭开裂纹与应力之间的关系,采用ANSYS有限元软件计算了含裂纹管道断裂参数KI(I型裂纹的应力强度因子)和J积分值,并分析了裂纹开裂长度、注蒸汽压力对裂纹尖端断裂参数的影响。结果表明,裂纹开裂长度对管道破裂影响最大。对于相同尺寸的裂纹,大管径材料具有较大的KI和J积分值,因此,大管径材料对缺陷更敏感。

稠油注汽管线保温效益评估系统

稠油的开采通常采用注汽热采技术.在实际生产中,由于注汽管线处于室外并且长度大,散热损失非常严重,对油田开采效益有很大影响.优选注汽管线保温材料、优化保温结构,能有效减少散热损失,但相关数据的计算复杂繁琐,为了提升信息采集与处理的效率,提高计算的快速性和准确性,将信息技术应用到稠油注汽管线保温效益分析工程中.构建稠油注汽管线保温效益评估模型,分析并确定影响保温效益评估的主要参数,开发出一套稠油注汽管线保温效益评估系统.该系统能够根据注汽管线的实际运行环境和负荷条件,自动计算其热损失量并进行可视化分析.目前该系统已在新疆油田进行应用,利用系统的计算结果能够准确快速优选保温材料、优化保温结构,有效提升油田开采效益.

油田稠油注汽管线保温技术应用

油田稠油生产中,由于注汽管线输送介质温度高、使用量大,导致管线散热损失及其造成的经济损失较大,合理选用经济高效的保温材料及保温结构是减少损失的重要手段。通过对比现有保温技术的使用效果,综合评价其散热损失、长期使用经济效益等,可以准确选择最佳保温技术;并通过对设计、产品、施工、验收等环节的控制,可以确保所采用保温技术长期使用的经济性。

基于TOPSIS原理的注汽管线保温材料优选

注汽管线保温材料的性能影响管线保温情况,进而影响稠油油田生产能耗。通过实地调研与理论研究相结合的方法,基于TOPSIS原理建立一种优选保温材料的评价体系,通过TOPSIS原理与熵权法、层次分析法结合,优选注汽管线保温材料。

稠油热采注汽管网的失效机理及预防措施

注蒸汽开采是稠油油田普遍采用的有效开采方式。稠油热采注汽管道长期运行在高温、高压和介质频繁变化的工况下,极易发生氧腐蚀、氢腐蚀、冲刷腐蚀、停用腐蚀等诸多类型的腐蚀,从而引起管网失效。分析研究了热采注汽管网的失效形式、失效机制、失效发生和发展过程,找出了导致失效的主导因素和可控因素,提出了相应的预防措施。

管体腐蚀检测系统在稠油热采注汽管道中的应用

介绍了在不拆除现有保温层的情况下,管体腐蚀检测系统在稠油热采注汽管道中的应用。结果表明,管体腐蚀检测系统对稠油热采注汽管道的平均管壁厚度进行检测,可以达到预期效果并具有较高的灵敏度。

吸汽剖面精细化解释方法研究

通过吸汽剖面测试可以得到井下蒸汽干度分布和油层的吸汽情况,为注汽效果分析和注汽参数调整提供依据。由于数据分析的数学模型假设情况与实际注汽管线和井下管柱结构相差较大,导致理论模型计算的沿程干度值偏高,计算结果直接影响下一步调整措施,因此采用注汽系统热损失和井下蒸汽干度取样测试结果对模型进行校正,给出了校正后的计算方法。通过实例计算可以看出,实际的蒸汽干度沿程分布低于校正前的理论计算值,计算结果更加贴近实际。

旋转补偿器在大容量燃煤锅炉配套注汽管道上的应用

国内油田注汽管道热补偿通常采用Π形补偿器,但其会大大增加管道长度,且转弯数量多、局部阻力损失大,为满足生产需求,选用新型旋转补偿器进行了应用研究。介绍了旋转补偿器的原理以及两种典型的布置形式。通过大容量燃煤锅炉配套注汽管道上的应用实例,对其热补偿距离、补偿器尺寸、曲折角度、管托的设置进行了计算和说明。应用结果表明旋转式补偿器在注汽管道上应用优势明显,与Π形补偿器相比,降低了压力损失和热损失,有利于系统安全,具有推广应用价值。最后对工程设计及施工提出了建议。

长时服役典型高压注汽管道的组织和性能研究

高压注汽管道长期在高温高压环境下服役,随着服役时间的增加,必然会发生材料老化现象。因此,为明确长时服役过程中高压注汽管道的组织和性能变化,以3种典型高压注汽管道材料(16Mn、13CrMo44、15CrMo)为研究对象,分别对未服役和长时服役后的管材进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明:铁素体晶粒长大、珠光体球化、晶界上碳化物析出长大是高压注汽管道长时服役过程中微观组织演变的特征,同时也是材料在高温高压环境下力学性能下降的原因。

油田注汽管网自然补偿法

目前油田稠油热采注汽管网的热变形主要采用方形补偿器和球形补偿器两种补偿方法。方形补偿器支承较多,热损失大,能源浪费多;而球形补偿器质量不稳定,易出现爆漏等现象。新研制的一种补偿方法——自然补偿法,利用管道的转弯和避开障碍物形成的L型和Z型补偿,在直杆段采用超长杆件,利用受压时的失稳状态的失稳形变来满足管道的热变形。针对直管段进行了实例计算,得出,在整个管道受力变形过程中管道强度足够,该补偿方法安全可行。并且,对采用以上三种补偿的注汽管道的基建投资和节能效益进行了经济评价。

注蒸汽管道在CO_(2)/O_(2)/SO_(2)环境中的腐蚀行为

目的揭示45#钢、3Cr钢在高温高压CO_(2)/O_(2)/SO_(2)体系中的腐蚀行为及力学性能规律,为新疆油田注蒸汽管道的安全运行提供理论支撑。方法基于注蒸汽管道现场运行工况,结合高温高压釜、结合扫描电子显微镜、3D显微镜、X射线衍射仪(XRD)等手段,进行失重测试、产物表征及拉伸测试试验。结果随着温度(100~250℃)升高,45#钢、3Cr钢的腐蚀速率呈减小的趋势;随着O_(2)含量(物质的量分数,0~3%)升高,45#钢、3Cr钢的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,在O_(2)含量2%~3%时腐蚀受到抑制。XRD测试结果表明45#钢在CO_(2)/O_(2)/SO_(2)体系中腐蚀产物主要包括FeSO_(4)·H_(2)O、FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3),3Cr钢的腐蚀产物主要有Cr_(2)O_(3)、FeSO_(4)·H_(2)O、FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3)。3D显微镜结果显示45#钢基体表面存在较为明显的局部腐蚀缺陷,3Cr钢未出现局部腐蚀现象;力学性能结果显示45#钢腐蚀后抗拉强度减小1.36%,延伸率减小6.85%,3Cr钢腐蚀后抗拉强度减小0.39%,延伸率减小21.34%。结论在高温高压CO_(2)/O_(2)/SO_(2)环境中,SO_(2)在腐蚀过程中占据主导地位;高温(100~250℃)下腐蚀产物膜致密,抑制腐蚀;O_(2)参与阴极反应,在低浓度氧(0~2%)时腐蚀产物膜被破坏从而促进腐蚀,高浓度氧(2%~3%)时钢材基体钝化抑制腐蚀;腐蚀后钢材力学性能退化,腐蚀对钢材延伸率影响较大,对抗拉强度影响较小。