优质热采井用石油套管的研制

根据热采井套管损坏的机理，研制了一种适合于注蒸汽开采稠油的优质套管——WSP-105H．介绍了该套管的设计思想：研制耐热钢种，提高套管材料本身的抗高温性能；研制适合于热采井套管的螺纹结构，有效地释放高温产生的热应力．在此基础上，阐述了该套管的研制过程．最后通过有限元模拟的方法，研究了这种套管在热采工况下的适用性。并通过全尺寸模拟试验进行了验证．结果表明，该套管适合于热采井．     

一种耐热低膨胀钢种的设计

通过对稠油热采井使用工况的研究,针对性设计了一种耐高温、低膨胀钢种.此钢种采用中碳Cr--Mo系加微量晶界强化合金元素及稀土的设计思路.实验室试验证明,其高温拉伸性能和线膨胀系数均较C--Mn系钢种优越,适用于稠油热采工况条件,有望用于稠油热采井专用套管的生产.     

基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。     

稠油热采井套管柱应变设计方法

为解决稠油热采井不断出现的套管损坏现象,改变传统的管柱强度设计方法。基于弹塑性力学理论,在满足套管柱强度设计的基础上建立套管柱应变计算模型;通过对比套管材料应变与结构应变,借助Rambery-Osgood模型得到应变安全系数最小值,提出套管柱应变设计的理论判据,形成套管柱应变设计方法。结果表明,该设计方法在西部油田8口稠油热采井Φ177.8 mm×8.05 mm TG80H特殊螺纹套管柱设计中得到应用,生产4轮次后套管柱未出现变形和泄漏现象,经过14轮次后,套管服役性能依然良好,新热采井套管柱应变设计方法允许套管在可控范围内变形,可有效延长套管使用寿命,降低套损率。     

稠油注蒸汽热采过程中射孔段套管热应力仿真模拟

我国稠油资源约占总石油资源的30%。稠油油藏以蒸汽吞吐开采为主,一个蒸汽吞吐循环周期包括蒸汽注入阶段、焖井阶段和采油阶段。其中,造成稠油热采井套管损坏的主要原因之一是热采井高温及温度剧烈变化,利用ABAQUS有限元软件建立了三维井筒模型,分析了蒸汽注入阶段、闷井阶段的热传导过程及射孔段套管的热应力分布,其中射孔部位是稠油热采过程中较易破坏的地方,经过几个吞吐周期后套管上会积累较高的残余应力而使套管发生塑性破坏。     

基于铜密封的耐高温膨胀管套管补贴技术

国内部分深井、热采井等高温井套管损坏问题形势严峻,现有的橡胶密封膨胀管无法满足高温密封的要求。针对这一问题研究了基于铜密封的膨胀管套管补贴技术,并提出了焊接和热处理工艺的改进方法。试验数据表明:基于铜密封的耐高温膨胀管的最大工作温度可达350℃;单组金属密封,液体密封压力可达30 MPa;单组金属密封,悬挂力≥100 k N;膨胀工作压力≤40 MPa。该技术可以满足热采井等高温井的套管补贴技术需求,已在辽河油田应用30多口井,累计恢复产油超过30万t,恢复注水超过20万m3。     

射孔参数对热采井套管抗热应力能力影响分析

热力采油使得套管承受较高水平的热应力,增加套管损坏风险,从而降低套管使用寿命。针对射孔参数对热采井射孔套管抗热应力能力的影响规律研究较少。利用有限元软件建立三维套管模型,结合基于应变的设计方法评价热采井射孔套管的抗热应力能力。结果表明,在安全内外压作用下,射孔排包含射孔数目较多且射孔直径较小的射孔参数可增强射孔套管的抗热应力能力;多轮次蒸汽吞吐过程对套管受热变形具有累加效应,保证强度安全前提下选择使得射孔排包含射孔数目较多的射孔参数组合可使得套管满足热应力安全性。研究结果从射孔参数对套管抗热应力能力的影响角度出发,为热采井实际射孔参数方案优选提供了参考。     

辽河油田稠油井套管损坏原因的初步分析

注蒸汽开采稠油是当前应用最广泛、效益较高的稠油开采技术,但高温下套管的寿命是至关紧要的问题。文中收集了辽河油田194口损坏井的情况,分析了稠油热采井损坏的原因;并用套管试样,进行了井内温度的模拟试验研究,最后提出了综合防治套管损坏的建议。     

热处理对硬质合金-球铁复合材料组织和硬度的影响

对硬质合金-球墨铸铁复合材料进行了不同工艺的热处理试验,观察了试样的显微组织,比较了热处理工艺对复合材料硬度的影响.结果表明：在对硬质合金-球墨铸铁复合材料进行热处理时,只有球铁基体的组织及性能发生变化,而硬质合金的组织及硬度基本不发生改变.     

热采井套管热力耦合的三维有限元分析

套管破坏是稠油热采中的主要问题之一,而热力耦合是导致套管损伤的主要影响因素。基于有限元分析软件ADINA,建立了套管在温度、重力以及地层蠕动荷载组合下的三维有限元模型。应用Parasolid建模方法,建立了热采井套管的结构和热分析几何模型,设定了温度、重力以及地层蠕动组合荷载,并进行了套管、水泥环和不同地层的模型参数选择。通过热力耦合计算,得到了套管的应力与变形情况。分析了计算结果,并为套管防护提出了几点建议。     

低活化马氏体钢的TIG焊接试验研究

采钨极氩弧焊（TIG）焊接方法对低活化马氏体（CLAM）钢进行初步焊接试验,并对焊接试样的宏观形貌和微观结构进行观察分析,同时也对焊接试样的硬度进行了测试。结果显示,CLAM钢的焊接性能不太好,存在明显没有焊好的缝隙;焊缝的硬度大大高于热影响区和母材,热影响区的硬度最低。焊缝的显微组织是尺寸较大的板条马氏体,母材是尺寸较小的马氏体结构,热影响区的显微组织主要为等轴晶。     

海上稠油多元热流体吞吐开发效果评价初探

A 油田是海上首个实施非常规稠油热采开发的先导试验区,其开发效果的评价直接影响着海上后续非常规稠 油资源的开发动用。根据热采井的生产动态特征分析了边水对热采井开发效果的影响,建议热采井距边水200～300 m 以上;通过对比分析同井注热前后及同层位相邻位置冷热采井的开发效果,热采井周期平均产能和累产油量均是冷采 井的1.5～2.0 倍左右;利用流温法及米采油指数法综合评价了热采有效期,有效期在240～339 d,平均298 d;根据钻后 热采井周期平均产能、周期产油量及油汽比等参数与钻前设计值进行对比评价,认为排除试验阶段防砂工艺、管柱问 题以及钻后储层变化等原因外,其他热采井均达到第一轮次吞吐预期效果,热采井周期平均产能为57 m3/d,周期产油 量1.80×104 m3、周期增油量0.7×104 m3。可见多元热流体吞吐热采増油效果明显,对海上其他非常规稠油油田的开发 具有借鉴指导意义。     

热处理对Te-Ni-Cr合金组织及性能的影响

对粉末烧结制得的Te-Ni-Cr合金进行固溶时效热处理,通过金相显微分析和SEM观察、硬度测试、压缩试验及电化学腐蚀等手段,研究热处理对该材料金相组织和性能的影响.实验结果表明:合金经热处理后组织均匀,析出相数量增多且更加细小弥散;热处理后合金硬度和抗压强度降低、相对压缩率增加、塑性改善,其综合力学性能提高;热处理后合金的电化学腐蚀极化曲线特征值发生显著变化,Icrit和钝化电流显著增大,击穿电位Eb增加,表明合金耐腐蚀性能增强.     

热采井筒应力的数值模拟分析

将注汽热采井井筒温度场传输到井筒应力模型中 ,用有限元软件ANSYS进行了计算。计算结果表明 ,使用常温套管弹性模量对套管极限温度载荷进行计算 ,所得极限温度比实际极限温度要低 ,因此能提高设计结果的安全性。增大水泥高温热膨胀系数有利于保护套管和水泥环。     

热处理对30CrMnSiA高强钢焊接接头力学性能的影响

针对某型飞机的焊接模拟件展开了力学特性研究,模拟件为30CrMnSiA高强钢板件的一次焊接试验件,分为焊后热处理与焊后不进行热处理两种加工状态。通过拉伸试验、疲劳试验,对疲劳断口显微组织进行了分析,研究了热处理对30CrMnSiA高强钢焊接接头力学性能的影响。结果表明:焊后热处理可以改善焊接接头的力学性能,其中拉伸强度与中值疲劳强度明显提高。通过断口的显微组织观察,可以发现热处理减小了焊缝区的气孔缺陷,改善了焊接接头的疲劳性能。     

注蒸汽吞吐井井筒应力的数值计算方法

将注蒸汽吞吐井井筒温度场的计算结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS计算了不同约束条件下的井筒应力。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限;最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当套管周围掏空时,其热应变达到了2%,远远超过材料弹性极限应变值(0 3%),这是导致热采井套管变形损坏的主要原因。     

热采井筒应力的数值模拟分析

将注汽热采井井筒温度场传输到井筒应力模型中,用有限元软件ANSYS进行了计算。计算结果表明,使用常温套管弹性模量对套管极限温度载荷进行计算,所得极限温度比实际极限温度要低,因此能提高设计结果的安全性。增大水泥高温热膨胀系数有利于保护套管和水泥环。     

FGH96惯性摩擦焊接头焊后处理显微组织与性能

为研究不同热处理工艺下FGH96惯性摩擦焊接头的综合性能,对FGH96高温合金惯性摩擦焊后进行不同温度的固溶热处理和失效热处理,通过对宏观形貌、显微组织、γ'强化相、显微硬度及疲劳极限的分析,确定最佳热处理工艺。研究发现,热处理工艺为1 080℃保温2 h固溶热处理,760℃保温10 h时效强化时,焊接接头的晶粒恢复到母材程度、γ'强化相最为均匀、显微硬度最高、疲劳性能最好。     

焊后热处理对管线钢粗晶区韧性的影响

利用焊接热模拟技术,获取粗晶区组织,经过不同的热处理工艺,测定其冲击韧性和硬度,进行了显微组织分析,探讨了焊后热处理对 X52管线钢粗晶区韧性的影响.试验结果表明,X52管线钢粗晶区的韧性随焊后热处理温度的升高呈上升趋势,但低于母材,其硬度随焊后热处理温度的升高略呈下降趋势,但均高于母材.     

20钢手锯条无毒液体化学热处理研究

研究了在以渗碳为主的盐浴中加入适量含稀二盐的渗剂对20钢锯条热处理工艺参数和锯切性能的影响。通过显微组织分析、剥层分析、透射电镜分析和锯切性能试验后,确定了渗剂配方和工艺参数。文中还讨论了稀土元素在盐浴化学热处理中的作用,以及对产品组织和性能的影响。