oinvólucroaplicaçãobooboempoçosdegásde alta specionatura - Fapryante de Tubos deAçodeabter，TubulaçãoeVinólucrodeGás自然，TubulaçãodeAçoSemstura，Octg，

本体:aço galvanizado tubulação de Soldas

Janeiro de 4，2019年

Resistência à Corrosão de API 5L Pipeline de aço com revestimento de protecção

Janeiro de 7,2019

O invólucro aplicação tubo em poços de gás de alta temperature atura

Publicado运动gestao 没有Janeiro de 4，2019年

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第últimosANOS，COM一个diminuição做NÚMERO德POCOS德PETROLEOé德气体facilmenteexploráveis，tornou-SEnecessário对POCOS德PETROLEO e型燃气对红外MAIS丰杜EM ambossubterrâneaêsubaquática。和， tubagem e revestimento cordas são submetidos a uma temperature atura superior e uma pressão mais elevada ess poços, o que provavelmente iria causar falha invólucro ou fuga de gás no de alta pressão / alta temperature atura (HPHT) poços。Conseqüentemente, mais atenção tem sido dada ao poço integridade na indústria de petróleo e gás nos últimos years。1，2O fator chave de integridade do poço está invólucro conexões de cordas, que são esperados para proporcionar tanto a integridade estrutural e vazamento em ambiente severo. Conforme as condições de carga estão associados com mais profunda, poços de gás mais elevados de temperatura e pressão, muitos operadores mudaram de usar Institute norma American Petroleum (API) conexões para as conexões premium.Figura 1Mostra o invólucro de conexões premium e o seu mecanismo vedação de gás。一个superfície de vedação é também chamado de vedações de metal contra metal, que proporcionar A pressão de 乐动app下载安装contacto através do adjustment de interferência。哦，é mais, pressão de contac乐动app下载安装to sobre superfície de vedação é maior do que a pressão de gás bem, e as ligações de revestimento pode impedir as fugas de gás effectively .3,4

Figura 1。Mecanismo de vedação de gás de ligação prémio。

nosúltimosanos，一个ligaçãodeselagemgás法胡尔山Bemgásfortaverta stingeratura，embora apressãode contablecoconcepçãosobre as乐动app下载安装uperfíciedevedaçãoiamais hevada dopressãodogás。没有SUL DA中国3月， a temperature atura em alguns poços exploratórios gás pode atingir até 240°C.5 As conexões premium bem concebidos podia suportar gás de alta pressão no fundo do poço, numa fase precoceContudo，在gás pode ser detectada após 2和在produção de gás em alguns poços，在é muito menos做一个vida útil esperada de poços de gás。Nas extra-altas temperaturas, A superfície de vedação das ligações de invólucro vai experimentar estirpe fluência, vai conduzir à redução da pressão de cont乐动app下载安装acto da superfície de vedação。Quando a pressão de 乐动app下载安装contacto é menor do que a pressão de gás bem, o gás irá vazar a partir da conexão invólucro, o o irá reduzir a vida útil do gás serviço bem。Além disso, isso traria uma pressão de gás da embalagem sustentada, colapso invólucro, ou abandono bem, causando uma perda econômica enorme。矛盾有些制度,便于e significativa对位estudar viscoelasticidade de材料做involucro de ligacao e descobrir o relaxamento da pressao de contacto尤其superficie de 乐动app下载安装vedacao,问poderia ser util对位o desenvolvimento e exploracao de de alta temperatura少德气体。

Os estudos sobre作为ConexõesdaCarcaçaTêmSIDOFocados Principlmente No Design eSegurançaAvaliaçãodaEstruturaConexãodeRoscaNoSúltimosAnos。Métodoanalítico，6,7 Elemento Finito（Fe）Método，8,9 e Method10,117实验室Eram Comumente Adotada Nos Trabalhos de Pesquisa。Alguns PesquisadoresTêmScortigadoo Mecanismo deVedaçãodasConexõesPexques溢价DesenvolveramConexãoPreameAtraPerformance Na Alta Checildatura / AltaPressionão（HTHP）Well.14,15欧元，埃斯特拉巴斯德PesquisaSãoTodosConduzidos No EstadoEstacionário，Não考虑o tempo demudança。和，o Mechanismo deVedaçãodasligaçõesdePrémiono alalta memperatatura aindanãofoifindamente Investgada，Especialmente o Comportamento Visco-Elásticodo Materialdevenólucro。

Neste artigo, Numa experiência de fluência do material de reestimento foi realizado sob ma tensão tensão mas不同的温度。寄到visco-elástico的资料，寄到é estudada。além disso, o WLF (William-Landel-Ferry) equação para o material de revestimento é derivado。最后，嗯FEC é usado para estudar o relaxamento da pressão de contacto da superfíci乐动app下载安装e de vedação do invólucro de conexão，请提供一个sua vida útil不poço de gás de alta温度。

物质的恩赛厄斯是实验

这是一个实验性的程序

根据ISO 204:2009，请说明fluência单轴材料metálicos no método De teste De tensão, experiências De fluência são可实现将不同的温度作为松弛系数的估计mecânicas根据材料的粘弹性科莫mostrado naFigura 2，邻aparelho德ensaio德fluênciaécomposto德福尔诺，传感器德温度，先生deslocamento，medidor德tensão，例如espécime。oprincípiodastemertênciaémostradonaFigura 2 (b)．另一部分是阿莫斯塔é fixa，另一部分是é carregado。温度实验é控制pelo传感器的温度。与此同时，该传感器为fluência é registada pelo de deslocamento。材料为invólucro é P110T, sua composição química é呈递给Tabela 1。Como o experimento de metal fluência é demonado, um conjunto de ensaos de carga de tensão constante, são levadas a cabo a 120°C, 200°C, e 300°C，分别。

Figura 2。(um) pararelho de experiência e fluência (b) princípio experimental。

resultado实验

Mesa 2 Mostra AsCondiçõesexplimentais deFlureência，Que Cantuem Uma Carga deTensãodancoreeDe680 MPa，Três的温度Diferentes，E demorado实验。Alémdisso，一个TensãodeTracçãoéColocadoBaixo会限量Elástico做材料P110T。没有测试＃1，oEspécimefo Quebrado depois de 570 H Expericia下午300°C，Como Mostrado EMFigura 3．Ele Mostra Que A Fratura DoEspécimePertenceAOSFenômenosestiramento。Contudo，UMA的温度不如Ëdepois德630 ^ h德ensaio德fluência，一个amostra NAO fracturar。ISTO PROVA阙öcomportamento德fluência德材料300℃éMAIS evidente做阙一个temperaturas MAIS拜萨斯。OS结果os dastemertênciasãomostrados na fluretnciaFigura 4．甲看台德节奏哒estirpe无300℃consiste EM TODAS作为距离Trêsfases德fluência：primário，secundário，电子terciária。和，一个分类单元tensão é定义为relação，进入deformação com的节奏。那是primária，一个属于deformação é的关系，它是我们的节奏。Então, a taxa de deformação, eventalmente, atinge um valor mínimo e tornado -se uma constante na fase secundária, como a tempo da estirpe é uma linha recta, nesta fase。最后一种，na fase terciária，一个taxa de deformação aumenta exponencialmente com o tempo até as fracturas espécime, que é causada principalmente por carícias fenômenos na amostra。在120°C的实验fluência 200°C，在630°C的实验:primário e secundário fase。

Figura 4。操作结果experiência de fluência SOB温度差异。

Modelo ConstitutivoViscoelástico.

这是我们最尊敬的é seleccionado como viscoelástica线性材料。如relações constitutivas pode ser expression pelo princípio粘弹性superposição linear e o uso do relaxamento e函数。17,18 fluência módulo a partir do modelo Maxwell generalizado e adicionando mais um período da primavera leva a um modelo conhecido como modelo Wiechert, de acordo comFigura 5．如果你是Wiechert，或者你是我们的朋友，或者你是我们的朋友，或者你是我们的朋友，或者你是我们的朋友，或者你是我们的朋友

E (t) = E \infty + \sum i = 1 n E i exp (- t τ i) "> E （ t ） ＝ E \infty + Σ 欧盟 ＝ 1 n E 欧盟 经验值 （ - t t 欧盟 ） E(t)= E\infty+ Σi = 1nEiexp(-tτi)

（1）

onde. $τ i "> t 欧盟 τ$ éof tempo de looglamento， $E i "> E 欧盟 não.$ É0módulodeauthação， $E \infty "> E \infty E\infty$ é o módulo de equilíbrio, e n é o número total de termos de séries Prony。Equação(1)代表一个soma de uma série de termos exponenciais e poderia ser interpretado como um modelo de elementos mecânicos, também conhecido como série Prony。

Figura 5. Modo de Material de Wiechert。

观察q, a partir da equação (1)， se t = 0

E (0) = E 0 = E \infty + \sum E i "> E （ 0 ） ＝ E 0 ＝ E \infty + Σ E 欧盟 E(0)= E0 = + E\inftyΣEi

（2）

onde E0 é instantânea módulo de relaxação。和，方程式（1）Pode Ser Reescrita Como Se Se Segue

E (t) = E \infty + \sum i = 1 n m i E 0 exp (- t τ i) "> E （ t ） ＝ E \infty + Σ 欧盟 ＝ 1 n 米 欧盟 E 0 经验值 （ - t t 欧盟 ） E(t)= E\infty+ Σi = 1nmiE0exp(-tτi)

（3）

onde. $m i = E i / E 0 "> 米欧盟＝ E 欧盟 / E 0 mi = ei / e0$ Éimedidocomoparâ上柱。

CaracterizaçãoDOS产物P110T

可以通过experiência de fluência，可以通过tensão de aplicação é uma constante，也可以通过módulo de relaxação表示形式

E (t) = σ [ε] "> E （ t ） ＝ p ［ ε ］ e（t）= p [ε]

（4）

onde. $σ "> p p$ 嘉察·德伦·德·艾普拉科; $[ε] "> ［ ε ］ [ε]$ éuma matriz de Estirpe Para O ExperimentoFlueência， $[ε 1, ε 2, ε 3, \dots] "> ［ ε 1 ， ε 2 ， ε 3. ，．.. ］ [E1，E2，E3，......]$ ，函授àmartizdo tempo destemertrência $[t] "> ［ t ］ [t]$ 欧 $[t 1, t 2, t 3, \dots] "> ［ t 1 ， t 2 ， t 3. ，．.. ］ [T1，T2，T3，...]$ ．Assim, o relaxamento módulo de E(t) sob a forma de matriz é

E (t) = E 0 + \sum i = 1 n m i E 0 [1 - exp ([t] τ i)] "> E （ t ） ＝ E 0 + Σ 欧盟 ＝ 1 n 米 欧盟 E 0 ［ 1 - 经验值 （ ［ t ］ t 欧盟 ） ］ E(t)= E0 + Σi = 1nmiE0[1-exp([t]τi)]

（5）

combine ando a equação (4) com a equação (5)， a relação entre o tempo e a estirpe é estabelecida, como se mostra na equação (6)

\sum i = 1 n m i E 0 [1 - exp (- [t] τ i)] = E 0 - σ [ε] "> Σ 欧盟 ＝ 1 n 米 欧盟 E 0 ［ 1 - 经验值 （ - ［ t ］ t 欧盟 ） ］ ＝ E 0 - p ［ ε ］ Σi= 1nmie0 [1-exp（ - [t]τi）] = e0-p [ε]

（6）

PelaEquaçãoatorvendo（6）PeloMétododaEquaçãodematriz线性e substituindo a matriz de tempo $[t] "> ［ t ］ [t]$ 这是一个矩阵 $[ε] "> ［ ε ］ [ε]$ Utilizano OS Dados Explimentais deFluência，oParâ上柱柱Mi Podem Ser Indidas。

Como para a complexidade computacional da função série Prony, o MATLAB é applicado para encontrar o parâmetro série Prony。Para a 200°C de temperatura ambiental, o parâmetro série Prony do material P110T invólucro está listado na Tabela 3, e a equação relaxamento módulo pode ser obtido como se segue

E (t) = 79, 827 + 61, 991 [1 - e - t 10] + 7367 [1 - e - t 100] + 49, 615 [1 - e - t 1000] "> E （ t ） ＝ 79. ， 827 + 61. ， 991. ［ 1 - e - t 10 ］ + 7367 ［ 1 - e - t One hundred. ］ + 49 ， 615. ［ 1 - e - t 1000 ］ E（t）= 79,827 + 61,991 [1-E-T10] + 7367 [1-E-T100] + 49,615 [1-E-T1000]

De acordo com a teoria da lei Hooke, a estirpe deformação é a razão entre o esforço De tensão constante para o relaxamento módulo E(t)。Além disso，一个曲线relação进入一个tensão de fluência em função做节奏está traçada naFigura 6．嗯comparação com a curva de tensão-tempo没有实验结果在200°C，非常多的EmFigura 6，一个看台莫德洛意甲普罗尼SE encaixa BEM COM口dados experimentais德fluência，阙validarØ莫德洛constitutivo做材料P110T。Assim仙道，一个equaçãoSERIE普罗尼做P110T材料去的Cobertura 120℃ë300℃PODEMtambémSER DERIVADOS哒MESMA maneira，como的SE MOSTRA NASequações（8）E（9），respectivamente

E (t) = 125, 986 + 875 [1 - e - t] + 43, 314 [1 - e - t 12] + 2956 [1 - e - t 100] + 38, 942 [1 - e - t 1000] "> E （ t ） ＝ 125 ， 986. + 875. ［ 1 - e - t ］ + 43 ， 314 ［ 1 - e - t 12 ］ + 2956 ［ 1 - e - t One hundred. ］ + 38 ， 942 ［ 1 - e - t 1000 ］ E (t) = 125986 + 875 (1-e-t) + 43314 E[1--病人)+ 2956 (1-e-t100) + 38942 (1-e-t1000)

（8）

E (t) = 53, 560 + 66, 362 [1 - e - t 5] + 6985 [1 - e - t 10] + 4802 [1 - e - t 200] + 30, 015 [1 - e - t 800] "> E （ t ） ＝ 53. ， 560 + 66. ， 362 ［ 1 - e - t 5 ］ + 6985 ［ 1 - e - t 10 ］ + 4802 ［ 1 - e - t 200 ］ + 30. ， 015 ［ 1 - e - t 800 ］ E (t) = 53560 + 66362 (1-e-t5) + 6985 (1-e-t10) + 4802 (1-e-t200) + 30015 (1-e-t800)

（9）

Figura 6. Creep Dados ExplimentimeAiseàracçãodasérie柱对比A 200°C.

comportamento Thermo-reológico de material de invólucro

módulo de relaxação é与温度有关。19,20 A temperaturas mais baixas, taxa de relaxação do material é muito lenta, que pode ser modelado como um comportamento elástico. A temperaturas mais altas, taxa de relaxação do material torna-se muito mais rápido, que é o comportamento viscoso puro. O módulo de relaxação, obtido pelo método de Prony série, é plotado em uma escala de tempo de registro sob os três diferentes temperaturas, como mostrado emFigura 7．ELE PODESER ENCONTRADO QUE TODOS OSLITESTêmQUASE A MESMA FORMA，MAS APENASSãodeslocadas横向纹状。EstaéUMA预订DO Material De RevestimentoEéChamadode Comportameno Termo-Reológico。Amédiadaitância水平entre duas curvas，no topo，meio，e deverior，ÉimenidaComo因素De Desvio， $α T "> 嗯 T 在$ ，我们可以到relação中心，因为我们可以通过equação来描述它

E (log (t), T) = E (log (t) - log α T, T 1) "> E （ 注册 （ t ） ， T ） ＝ E （ 注册 （ t ） - 注册 嗯 T ， T 1 ） E (registro (t), t) E = (registro (t)日志αt, T1)

（10）

onde E(t, t) é o módulo de relaxação à temperature t E o tempo t。

Figura 7. ComportamentoReológicode Thermo-P110T Material deInvólucro。

Equação (10) pode ser reescrita se segue

E (t, T) = E (t α T, T 1) "> E （ t ， T ） ＝ E （ t 嗯 T ， T 1 ） E（t，t）e =（tαt，t1）

（11）

哦，上帝的因素 $α T "> 嗯 T 在$ 我的朋友equação WLF

log α T = - C 1 (T - T 0) C 2 + (T - T 0) "> 注册 嗯 T ＝ - C 1 （ T - T 0 ） C 2 + （ T - T 0 ） C1(T-T0)C2 +(T-T0)

（12）

em que T é a temperature atura à qual o módulo de relaxação é calculado， $T 0 "> T 0 T0$ é温馨的rectionncia。C1 E C2Sãoa恒定DAEquaçãoWLF。

Com base em dados experiment是método de fluência em série PronyFigura 6，e DemenIno A 200°C Como A Temperatura deReferência，OS Factore De Desvio，Partir de 200°C为120°C E 200°C A 300°C，Pode Ser Escalado Na Trama。Substituindo-SE OS factores德desvio呐equaçãoWLF，如constantes德C1ËC2颇得SER resolvido：C1 = 45,03ËC2 = 4640 Assim仙道，一个equaçãoWLF对ö材料德revestimentoéP110T

log α T = - 45.03 (T - 200) 4640 + (T - 200) "> 注册 嗯 T ＝ - 45 ． 03 （ T - 200 ） 4640 + （ T - 200 ） logαt= -45,03（T-200）4640+（T-200）

（13）

simulaçãofe e suaaplicação

Modelo Fe.

SimulaçãopumpacionalsteatedetensãodefureênciaEspécimeFoiRealizada Utilizando O软件Comercial Abaqus Fe。Baseando-Se No MaterialdeVinólucrop110texperimentofluênciacarregamento，o modelomecânicofe foi estabelecida，Como MostradoFigura 8．如项目elásticas，包括módulo弹性系数de Poisson, 1.99× 105 MPa e 0.3，分别amente, são定义ABAQUS。Além do mais, as propriedades viscosas, including do tempo de relaxamento e séries Prony, como mostrado na Tabela 3, também são definidos em ABAQUS。O que é mais, O simpletermo-reológico (TRS) parâmetros, C1 e C2, obtido pela equação WLF, Também estão incluídos nesta simulação, e * Tipo de VISCO de análise foi applicado para O comportamento viscoelástico。

菲古拉8. FE莫德洛mecânicoutilizado第一个simulação做睾丸中去tensão德fluência。

A comparação entre os dados experiment is de fluência e os resultados da simulação em três temperaturas differentes é mostrado naFigura 9(嗯)——(C)，尊重。àuciplaturade 200°C，o结果大dasimulaçãoecindidecom os dados explimentais deflureênciabem。ISTOÉDEVIDOA UMA CHIMPATURA DE 200°C，FOI Deferido COMO A Temperatura deReferêncianaseanação（13）。Mas Para as temperaturas de 120°C e 300°C，Como Comportamento Termo-Reológico，HapquenasDiferençasEntreO实验E OS结果os Simulados，EA MaiorDiferençaéuperior a 8％。ARazãoestadiferençaéPorqueSeSo，Para aAnáliseFe，OSParâmetrostermo-reológicoSãoaplicadosnaimulação，queéstidaa partir dasecaçãowlf。NaEquaçãoWLF，200°CÉ考虑到COMO A Comperatura deRegerência，De Modo A，EMFigura 7，一条vermelho é deslocada para posição一条蓝色的曲线。和作为Novas Curvas Desviadas Tapperam O Comportamento Termo-ReológicoDo RevestimentoEéMillizadoara rescarver asecaçãowlf。Porque作为Curvas DeslocadoNãoPode100％Combinar Bem Com O原装，QueéStopidaPelosHeysemados ExpliStaIseients，存在O Desvio Entre实验性ESimulação。Alémdisso，Como a 200°Cécomo uma checiveatura deRegureência，o结果达·达迈拉科Émaispreciso do que Outros，Como MostradoFigura 9．我们的结果如下:simulações最有效。viscoelástico e método我们的结果如下:além请说，além请说，您的FEC模型可以利用以下公式:viscoelástico da P110T material de cobertura em patientes condições mecânicas e térmicas

Figura 9。(um) 120°C， (b) 200°C， (C) 300°C。

Pressão de 乐动app下载安装contacto sobre a superfície de vedação

基于conexão consys 5.5 SL-APOX的几何模型，轴向参数superfície de vedação, construído em ABAQUS，最常用的Figura 10．普通的内部Estásobanressãodogásaplicada。临时vermelha na figura ingecta asuperfíciedevedação。SE AFlessãééémaiordo que apressãode contactomo s乐动app下载安装obre asuperfíciedevedação，Ligaçãojuntaserãomais propensos a Vazar。

Figura 10。限定元素模型为superfície, vedação，部分为conexão，集合为SL-APOX。

Em alta- atura ambiente, pressão de contact乐动app下载安装o sobre superfície de vedação irá diminuir com o tempo, devido à粘弹性材料。A pressão de gás na parede interna é definida como 75 MPa。O resultado da simulação do relaxamento da pressão de 乐动app下载安装contacto média sobre a superfície de vedação em função do tempo é mostrado naFigura 11．OS resultados obtidos mostram阙一个pressão德CONTACT乐动app下载安装O inicial MEDIOé德116兆帕，160℃的ë230℃Então，一个pressão媒体CONTACTO diminui COMÒ速度。QuickãoMédiaMoftact乐动app下载安装oCai76 MPa。ALEM disso，一个类群德diminuição哒pressão一个230℃éMAIS必达做阙一阙ESTA EM AMBIENTE DE 160℃MOSTRA-SE阙，迪登特鲁日4000 H（166dias），一个pressão德CONTACTO才第76段兆帕乐动app下载安装230℃Contudo，一个UMA温度AMBIENTE劣，VAI demorar 9000 H（375dias）CAIR第76段兆帕。

Figura 11。放松到pressão的联系，清醒到superfíci乐动app下载安装e的vedação变化的节奏。

De acordo com o resultado da simulação, a razão entre a pressão de contacto inicial e a pressão de contacto é de remate 1.56, que significa, a alta-temperatura ambiente, a pressão de contacto final sobre a superfície de vedação vai cair por quase um terço. Com base na equação de fator de segurança

n = [σ] σ gp "> n ＝ ［ p ］ p GP. n = [p]σgp

（14）

Onde n é o系数segurança， $[σ] "> ［ p ］ [p]$ é a pressão de contato concepção， $σ gp "> p GP. σ的全科医生$ assiona apressãodegásdevaçãopretendendo。o Fator deSegurançan deve ser高级A 2 Paraaçãodesegurança。

Conclusao

O relaxamento da pressão de 乐动app下载安装contacto sobre superfície de vedação da ligação prémio é a principal razão para a fuga de gás a part do invólucro a alta temperatura do gás natural bem。
一个温度，实验tensão fluência，我们利用的是对P110T材料的信任visco-elástico。O comportamento mecânico do material de revestimente é fortemente dependence da temperature。Quanto mais elevada for a temperature atura ambiente é， mais rápida a taxa de fluência é。
O modelo constitutivo para a P110T material de empacotamento foi derivada através de dados experimentais fluência, eo parâmetro série Prony foi calculado。在环境温度为120°C至300°C são obtidos的情况下，材料的发展因素。
UM Modelo FeViscoelásticopara a p110t材料foi estabelecida，eos结果os dasimulaçãoencaixar bem com Os Dados Experimentais。
O modelo de FEC de uma superfície de vedação nas conexões premium foi construído em ABAQUS, e O seu relaxamento pressão de con乐动app下载安装tacto foi investigada。Recomenda-se, pressao de conta乐动app下载安装cto concepcao尤其superficie de vedacao产品开发ser dua一旦,太多quanto pressao de vedacao de气体com intencao em略de de alta temperatura天然气。

manipulação编辑:Michal Kuciej

Declaração de interests conflitantes
作者(s)声明não潜在的利益冲突relação à pesquisa, autoria, e / ou publicação destartigo。

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