Цевикућиштаприменаугаснимбазенчићесависокимтемпературама

Особине поцинкованог челика Пипе варова

јануар2019

Корозије на АПИ 5Л Пипелине Стеел са облогом заштиту

јануар7，2019

Objavioуправљање uјануар2019

卡特戈里耶

Oznake

Упоследњихнеколикогодина,самањегбројалакоексплоатисатибунаранафтеигаса,посталојенеопходнозанафтнеигаснебушотинедубљенаобаподземнаиподводом。И,цевиикућиштажицеподвргнутевишутемпературуиповишеногпритискауовимбунарима,штобивероватноизазватикваркућиштеилицурењагасаувисокогпритиска/високимтемпературамавеллс(ХПХТ)。Otuda,近年来，油气行业对井筒完整性问题越来越重视。1、2井眼完整性的关键因素是套管连接,којесеочекуједаобезбедииструктурнеицурењаинтегритетаподтешкомокружењу。Каоусловилоадингсуповезанесадубље,температуреипритискавишегасвеллс,многиоператериукљученкористестандарднеАмерицанПетролеумИнституте(АПИза)везеизмеђупремијумвезе。Фигура1介绍了高级接头的外壳及其气体密封机理。Површиназазаптивањесетакођеназиваметал-то-металзаптивке,којипружајуконтактпритисаккрозпресованогсклопа。Оноштојејош,притисакконтактназаптивнуповршинујевећаодпритискагаса,иакућиштевеземожедаспречицурењегасаеффициентли.3,4

Фигура1。优质连接气体密封机构。

Упоследњихнеколикогодина,гасзаптивањевезанијеунекомгасабазенчићуекстрависокимтемпературама,иакопритисакпројектовањеконтактназаптивнуповршинубиојевишиодпритискагаса。УЈужнојКиниморе,the temperature in some exploratory gas wells can reach up to 240°C.5 The well-designed premium connections could bear high-pressure gas in the downhole at early stage. а。На екстра-високим температурама, површина за заптивање кућишта прикључака доживећете пузање сој, што ће довести до смањења контакт притиска површина за заптивање је. Када је контакт притисак је нижи од притиска гаса и, гас ће цури из кућишта везе, што ће смањити век трајања гаса и. а。普京ином, која би могла бити од помоћи за истраживање и развој гасне базенчиће са високим температурама.

Истраживачкестудијенакућиштувезесууглавномусмеренанадизајнибезбедностпроценунавојприкључакструктураупоследњихнеколикогодина。аналитичкаметода6 7有限元（ФЕ）梅托德，8,9-研究工作中普遍采用实验方法10、11。Некиистраживачисуиспитивалимеханизамзаптивањепремијумвезе,12、13所示一些研究人员在高温高压下开发了高性能的优质连接（ХТХП）гасавелл.14,15Ховевер，Овиистраживачкирадовисесвипроводеустабилномстању，неузимајућиуобзирвремемења。И，механизамзаптивањепремијеприкључаканагаснојбунарависокотемпературненијеупотпуностиистражена，посебновискоеластичнипонашањекућиштаматеријала。

Уовомчланку,наказаексперименткућиштаматеријалајеизведенаподистимзатезногстресаалиразличитимтемпературама。Ионда,Вискоеластичнапонашањекућиштаматеријаластудирао。унаставкуВЛФ(Виллиам-Ландел-Трајект)једначиназакућиштаматеријалпотиче。коначно,ФЕмоделсекористизапроучавањерелаксацијуконтактнепритисказаптивнаповршинајецевастогвезе,којиможепредвидетисвојраднивекугаснојбунарувисокетемпературе。

Експерименталниматеријалтестови

Експерименталниапаратипоступак

УскладусаИСО204：2009，униаксијалнетестирањецреепметалнихматеријала“уметодузатезањатестова，根据粘弹性理论，在不同温度下进行蠕变试验，估算材料的松弛力学性能。16如Фигура2,апаратцреепекспериментсесастојиодрерне,сензортемпературе,дисплацементсенор,拉力试验机,иузорак。实验原理如图所示2号（b）。Наднуузоркајефиксна,аврхјенапуњена。Екперименталтемпературасеконтролишепећницеитемпературусензора。умеђувремену,ТхеЦреепсојбележепомерањасензора。试样外壳材料是P110T，其化学成分列于表1.Каометалапузањаекспериментаједуготрајан，скуптестоваоптерећењасталнојнапетостисеизводина120°Ц，200℃Ц，и300℃Ц，редом。

Фигура2。(na)Цреепекспериментапаратии(b)експерименталнипринцип。

експерименталнирезултат

Сто2示出了蠕变实验条件680年,којиукључујусталнузатегнутостгомилуМПа,триразличитетемпературе,иконзумирањеексперименталнивреме。有孔的宽外袍,уметнутзатезнечврстоћеподеластичногграницеП110Тматеријала。570 uтесту# 1,Узоракјеразбијенпослехекспериментапод300°Ц,所示Фигура3. Она показује да је прелом узорка припада нецкинг феномене. 我的天，我的天。第三节。蠕变试验结果见Фигура4。страин-временскакривуљана300°Ц,чинецелихтрипузањафазе:Примарни,сецондари,итерцијарне。И,стопасојседефинишекаоодноссојасавременом。Упримарнојфази,стопасојјерелативновисока,алиуспоравасвременом。Онда,Стопасојкрајудостигнеминималнувредностипостајесталниусекундарнистадијум,каостраин-временскакривинајеправалинијауовојфази。коначно,утерцијарномстадијуму,стопасојекспоненцијалнорастесавременомдоузоракапрелома,штојеуглавномпроузрокованонецкингфеноменауузорку。Međutim,заузоракна120°Ци200°Цпузањаексперимента,билојесамодвефазетоком630тестингхоурс:Примарнафазаисекундарнафаза。

Фигура4。不同温度下蠕变试验结果。

Вискоеластични Конститутивни модел

Уовомчланку,чаураматеријализабранкаолинеарнувискоеластичних。本构关系可用线性粘弹性叠加原理和松弛、蠕变模量函数表示。从广义麦克斯韦模型出发，再加上一个弹簧项，就得到了一个被称为威彻特模型的模型,根据Фигура5。КоришћењеВиецхертмодел,кретенирелаксацијавискоеластичноматеријаламожебитидоброописана,这个模型可以用松弛模量函数E表示(t)каоштоследи

E (t) = E \infty + \sum i = 1 n E i exp (- t τ i) "> E (t) = E \infty + Σ ја = 1 n E ја екс (- t t ја) E(t)=Е\infty+Σи = 1нЕиекп(-тτи)

(1)

where $τ i "> t ја τи$ is the relaxation time, $E i "> E ја не$ 是松弛模量, $E \infty "> E \infty Е\infty$ 为平衡模量,and n is the total number of Prony series terms。једначина(1)表示一系列指数项的和，可以解释为一个机械元素模型,такођепознаткаоПронисерија。

Фигура5。维谢尔材质模式。

Напоменутида,从方程式（1），如果t =0

E (0) = E 0 = E \infty + \sum E i "> E (0) = E 0 = E \infty + Σ E ја E(0) =Е0 = +Е\inftyΣЕи

(2)

E0为瞬时松弛模量。И,方程式(1)可以重写如下吗

E (t) = E \infty + \sum i = 1 n m i E 0 exp (- t τ i) "> E (t) = E \infty + Σ ја = 1 n 米 ја E 0 екс (- t t ја) E（t）=ε\infty+\sum我=1’’m我也-0’’k

(3)

where $m i = E i / E 0 "> 米 ја = E ја / E 0 内侧=内侧/内侧0$ 定义为Prony级数参数。

П110Тматериалкарактеризација

Штосетичепузањаексперимент,апликацијанапетостоптерећењејеконстантна,арелаксацијамодулмогубитипредстављенидругојформи

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

(4)

where $σ "> стр стр$ 应用张力负荷; $[ε] "> (e] (e]$ 是蠕变实验的应变矩阵吗, $[ε 1, ε 2, ε 3, \dots] "> (e 1, e 2, e 3., 。。。] [Е1，Е2，Е3，...]$ ,对应于实验时间矩阵 $[t] "> (t] [t]$ или $[t 1, t 2, t 3, \dots] "> (t 1, t 2, t 3., 。。。] [Т1Т2,Т3,\dots)$ 。松弛模量E(t)уобликуматрицеје

E (t) = E 0 + \sum i = 1 n m i E 0 [1 - exp ([t] τ i)] "> E (t) = E 0 + Σ ја = 1 n 米 ја E 0 (1 - екс ((t] t ја)] E (t) =Е0 +Σи= 1нмиЕ0[1-екп([t]τи)]

(5)

结合方程(4)用方程式(5),однос између времена и напора је успостављена,如方程式所示(6)

\sum i = 1 n m i E 0 [1 - exp (- [t] τ i)] = E 0 - σ [ε] "> Σ ја = 1 n 米 ја E 0 (1 - екс (- (t] t ја)] = E 0 - стр (e] Σи= 1нмиЕ0[1-екп(- [t]τи)]=Е0-п[e]

(6)

通过求解方程(6)由线性矩阵方程的方法而代时间矩阵 $[t] "> (t] [t]$ 应变矩阵 $[ε] "> (e] (e]$ 利用蠕变实验数据,可以得到Prony级数参数mi。

ШтосетичерачунарскекомплексностиПронисеријефункције,софтверМАТЛАБпримењујепронаћиПронисеријепараметар。За200°Цтемпературеокружења,表中列出了P110T套管材料的Prony系列参数3，ињеговарелаксацијамодулједначинаможеседобитинаследећиначин

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个] + 7367 (1 - e - t 100个] + 49, 615 (1 - e - t 1000] E (t) = 79827 + 61991(1-е-Т10)+ 7367(1-е-Т100)+ 49615(1-е-Т1000)

ПрематеоријиХоокезакона,蠕变应变是恒定拉伸应力与松弛模量E之比(t)研究宽外袍,蠕变应变随时间的变化的关系曲线被绘制在Фигура6。Упоређењусастраин-временскакривинауекспериментурезултиратина200°Ц,所示Фигура6,Пронисеријамоделкривауклападобросапузањаексперименталнимподацима,којапотврдитеконститутивнумоделП110Тматеријала。Zbog宽外袍,ПронисеријаједначинакућиштаматеријалногП110Тна120°Ци300°Цможесетакођеизвестинаистиначин,如公式所示(8)(9),редом

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) = 德意志北方银行5, 986 + 875 (1 - e - t] + 43, 314 (1 - e - t 德意志北方银行] + 2956 (1 - e - t 100个] + 3.8, 942 (1 - e - t 1000] E (t) = 125986 + 875(1-е-Т)+ 43314(1-е-Т12)+ 2956(1-е-Т100)+ 38942(1-е-Т1000)

(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个 + 66, 3.62 (1 - e - t 5] + 6985 (1 - e - t 10个] + 4802 (1 - e - t 200个] + 3.0, 015 (1 - e - t 800] E (t) = 53560 + 66362(1-е-Т5)+ 6985(1-е-Т10)+ 4802(1-е-Т200)+ 30015(1-е-Т800)

(9)

Фигура6。蠕变实验数据和普罗尼系列拉力相对于在200℃下。

Тхермо-реолошкапонашањекућиштаматеријала

弛豫模量与温度有关。在较低的温度下,релаксацијастопајематеријалјевеомаспор,којисемогумоделоватикаоеластичнопонашање。Навишимтемпературама,релаксацијастопајематеријалпостајемногобрже,штојечиставискознапонашање。РелаксацијаМодул,добијенПрониметодомсерија,сеприказујенавременскојскалидневникподтриразличитетемпературе,所示Фигура7。Можесенаћидасвепарцелеимајускороистиоблик,алисепомерајусамохоризонтално。Овојевласништвокућиштаматеријалаизоветермо-реолошкихпонашање。Просекхоризонталнорастојањеизмеђудвекриве,наврху,srednje,идно,једефинисанкаосменафактор, $α T "> α T αТ$ ,аодносизмеђукривесеможеописатиследећомједначином

E (log (t), T) = E (log (t) - log α T, T 1) "> E (Пријава (t), T) = E (Пријава (t) - Пријава α T, T 1) E(Пријава(t),T)=е(Пријава(t)-логαТ,T1)

(10)

在E(t, t)在温度T和时间T下的松弛模量是多少。

第七章。P110T套管材料的热流变行为。

（十）可以重写如下吗

E (t, T) = E (t α T, T 1) "> E (t, T) = E (t α T, T 1) E(t,T)=е(тαТ,T1)

(11)

转变的因素 $α T "> α T αТ$ 可以由WLF方程得到吗

log α T = - C 1 (T - T 0) C 2 + (T - T 0) "> Пријава α T = - C 1 (T - T 0) C 2 + (T - T 0) логαТ= -Ц1(ТТ0)Ц2 +(ТТ0)

(12)

其中，T是所述松弛模量计算的温度, $T 0 "> T 0 Т0$ 是参考温度。C1和C2是WLF方程的常数。

根据蠕变试验数据，采用Prony级数法进行计算Фигура6,ипостављање200°Цкаореферентнитемпературу,факторисхифт,од200°Цдо120°Ци200°Цдо300°Ц,можебитиувећананапарцели。ЗаменомфакторесменеуВЛФједначине,常数C1和C2可以解决:C1 = 45.03, C2 = 4640。Zbog toga, ВЛФ једначина за кућишта материјалне П110Т је

log α T = - 45.03 (T - 200) 4640 + (T - 200) "> Пријава α T = - 45 。 03年 (T - 200个) 4640 + (T - 200个) логαТ= -45、03(Т- 200)4640 +(Т- 200)

(13)

ФЕсимулацијаињеговапримена

ФЕмодела

Нумеричка симулација узорка теста напетост пузања је изведена уз помоћ комерцијалног софтвера ФЕ Абакус. 3а，所示Фигура8。Еластичнасвојства,укључујућимодулеластичностииодносПоасонове,1.99×105МПаи0.3,редом,судефинисаниуАбакус。Осимтога,Вискознисвојства,укључујућивремерелаксацијеиПронисерије,所示Table3,сутакођедефинисаниуАбакус。Оноштојејош,термо-реолошкихједноставнаparametri(ТРС),C1和C2,добијенВЛФједначине,сутакођеукључениуовојсимулацији,анд*ВИСЦОврстаанализејепримењеназавискоеластичнопонашање。

Фигура8。采用有限元力学模型模拟拉伸蠕变试验。

The comparison between the creep experimental data and the simulation results at three different temperatures is shown inЦФигура9 (na)——(),редом. На температури 200 ° Ц, резултат симулација одговара пузања експерименталних података и.这是因为在方程中温度设置为参考温度200℃(13)。Ализатемпературе120°Ци300°Ц,астермо-реолошкихпонашања,постојемалеразликеизмеђуексперименталнихисимулиранихрезултата,анајвећаразликајемањаод8%。Разлогзаовуразликујезатошто,заанализуФЕ,Термо-реолошкихпараметарасепримењујуусимулацију,којиседобијаизВЛФједначине。УВЛФједначинеје200°Цсеузимакаореферентнетемпературе,такода,uФигура7,црвенакривасепомеранапозицијуплавогкривеицрнекриве。И,новипроменилекривепредстављатермо-реолошкихпонашањецевастогматеријалаикористисерешиВЛФједначине。Јерсупроменилекривенемогу100%добросеуклапасаоригиналним,којиседобијаексперименталнимрезултатима,девијацијапостојиизмеђуексперименталнеисимулације。有孔的宽外袍,као200°Цузимакаореферентнутемпературу,резултатсимулацијајепрецизнијаоддругих,所示Фигура9。Zbog宽外袍,резултатисимулацијепоказујуисправносттеоријевискоеластичноиТРСметодуовомчланку。Додатно,ФЕмоделсеможекориститизапроценуВискоеластичнапонашањеомотачП110Тнаразличитиммеханичкимитермалнимусловима。

Фигура9。不同温度下实验数据与模拟结果的比较:(na) 120° Ц, (b) 200° Ц, i (, Ц) 300° Ц.

Контактпритисакнаповршиназазаптивање

Наосновугеометрије5.5”МДР-Апокзаједничкетипвезе,аксијалнисимметриФЕмоделзазаптивнеповршинеизграђенајеАбакус,所示Фигура10。Унутрашњизидјеподпримењенимпритискомгаса。Црвеналинијанаслиципредстављахидроизолације。Акојепритисакгасавећиодпритискаконтактназаптивнуповршину,заједничкавезаћебитивероватнодацури。

Фигура10。SL-APOX接头连接处密封面的有限元模型。

Атвисокетемпературеамбијента,притисакконтактназаптивнуповршинусмањићесвременомзбогматеријалногвискоеластичности。Притисакгасанаунутрашњемзидуподешенна75МПа。密封面接触压力随时间的平均松弛模拟结果如式所示乐动app下载安装Фигура11。резултатисимулацијепоказујудајепочетнапросечнаконтактнипритисакје116МПана160°Ци230°Ц。Онда,просечнаконтактпритисакопадасавременом。Просечнаконтактнипритисакпадана76МПа。унаставку,стопасмањењапритискана230°Цјебржиодоногу160°Цживотнесредине。4000年Показалоседаурокуодчасова(166дани),контактпритисакпадана76МПапри230°Ц。9000年Međutim,нанижојтемпературиокружења,бићепотребнох(375дани)дападнена76МПа。

Фигура11。密封面接触压力随时间的变化而乐动app下载安装松弛。

Премарезултатимасимулације,односпочетногконтактпритискомифиниалконтактпритисак1.56,штозначи,атвисокетемпературеамбијента,коначниконтактпритисакназаптивнуповршинућепастизаскоротрећину。Наосновубезбедносногфактораједначине

n = [σ] σ gp "> n = (стр] стр ГП н=стрσгп

(14)

其中n是安全系数, $[σ] "> (стр] [стр]$ 是设计接触压力吗乐动app下载安装, $σ gp "> стр ГП σгп$ 是预期的密封气体压力。安全系数n必须大于2за безбедност разматрање.

закључак

Попуштањепритискаконтактногназаптивномповршинипремијеконекцијејеглавниразлогзагасцурењаизкућиштанависокимтемпературамаприродноггасабунара。
На високим температурама, црееп напетост експеримент је коришћен за проучавање Вискоеластична понашање кућишта материјалног П110Т. Механичка Понашање цевастог материјала снажно зависи од температуре. Што је температуре средине виша је, брже стопа наказа је.
我是说。30度。
分别为：а。
Испитивач модел заптивне површине у премијум везама је изграђен Абакус, и његова релаксација контактни притисак је испитиван. Препоручује се да се притисак пројектовање контакт на заптивну површину бити дупло колико које покушава да гас заптивне притисак на високе температуре природног гаса бунара.

rukovanje Уредник: мицхал Куциеј

Декларацијасукобљенихинтереса
Аутор(и)проглашеннемапотенцијалнесукобеинтересаувезисаистраживањем,ауторствои/илиобјављивањеовогчланка。

Референце

КосиновскиТеодориуC, C,амани,M。HPHT条件下的井筒完整性和水泥破坏。国际工程应用科学2013;2:1-13年。

паул Черноцкы, E, Валигура, ПГ, Сцхолибо,足球俱乐部。采用标准化方法对套管-油管连接进行有限元分析，建立相对密封性能作为设计几何形状的函数,машинскетолеранције,ипримењенаоптерећења。у:ИделсохнSОнатеEДворкинE(ур)计算力学。巴塞罗那:CIMNE1988年，pp.1-19。

онг, Г, низам Рамли, M, ахмад, В.套管钻井半优质接头疲劳性能评价防止接头疲劳失效的应用。у:亚洲离岸科技会议论文集,吉隆坡，22岁-25年3月2016年,https：//www.onepetro.org/conference paper/otc - 26807 ms

УгаииамагуцхиСугино,M,年代,美国VAM 21日иновативнипремијевисокихперформансинавојемприкључакза石油管材. 埃利克。2015年2月107日，pp.10-17,http：//www.nssmc.com/en/tech/report/nssmc/pdf/107 - 03. - pdf

таканоJиамагуцхи,M,КунисхигеВ。Развојпремијумвезе“КСБЕАРдаиздрживисокекомпресију,Високспољнипритисак,исеверсавијање。КавасакиЧеликтехничкиизвештајне。47岁的2002年,http：//www.jfe-steel.co.jp /档案/ en / ksc_giho / 47次/ e47 - 014 - 022. - pdf

кимJлее、Хским,N。间接拉伸蠕变法测定粘弹性固体的剪切模量和体积模量。J Eng机械2010;136:1067-1075。3.

лопесJалбертоCтомас,J。用Prony级数表征粘弹性松弛模量。固体压力计2015年;12：420–445。

парк, ЈЗ, Сцхапери, RA.线性粘弹性材料函数的相互转换方法。ДеоИ-нумеричкиметодзаснованнаПронисерији。固体结构1999; 26: 1653–1675。

АнантхсинмB。Computional modeling of precision molding of aspheric glass optics。所有论文326、2008、http：//tigerprints.clemson.edu/all_dissertations/326

управљање

Коментарисузатворени。

Цевикућиштаприменаугаснимбазенчићесависокимтемпературама

Особине поцинкованог челика Пипе варова

Корозије на АПИ 5Л Пипелине Стеел са облогом заштиту