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超高强度钻杆低温断裂性能及裂纹扩展特征研究被引量：2: 2017年; 超高强度钻杆在冬季低温环境下容易发生脆性断裂事故,为了从断裂力学角度揭示其冷脆现象的本质,采用ZBC2302-D型示波冲击试验机,获得了不同温度下超高强度钢在冲击断裂过程中的力-位移曲线,并对比分析了冲击功、起裂功和裂纹扩展功之间的变化关系。采用国家标准GB 4161—2007中的计算公式,计算了冲击试样的裂纹扩展量Δa和阻抗应力强度因子K_R;同时,引入K_R阻力曲线,得到超高强度钻杆在不同温度下的剩余强度图。结果表明,当冲击试样开始出现裂纹时,随温度降低,钻杆的初始起裂应力有所增加,出现硬化现象。当钻杆出现一定长度的裂纹时,随温度降低,阻抗应力强度因子越来越小,而且降低速度越来越快,剩余强度也表现出相同的变化趋势。随温度降低,材料抵抗裂纹扩展的能力逐渐下降,表明钻杆在低温下更容易断裂。; 郭西水施太和曾德智卢强谢居良; 关键词：安全工程超高强度钢油井管

高压高产气井应急试采过程中采气树抗冲蚀性能分析被引量：4: 2018年; 目的研究高压高产气井在大排量应急试采工况下,日产量和日出砂量对气固两相流采气树冲蚀行为的影响。方法运用CFD数值模拟方法,在Eulerian和Lagrangian坐标系下求解气体-颗粒、颗粒-壁面间的相互作用,并捕捉颗粒运动轨迹。采用用户自定义函数(UDF)编写冲蚀磨损方程,分析日产量和日出砂量对于采气树冲蚀速率、冲蚀位置和颗粒轨迹的影响。结果日产量由100万方增加到1000万方时,采气树内气体流速逐渐增大,最大流速为当地音速365 m/s,最大冲蚀速率则由4.14×10^(-8) kg/(s·m^2)增大至3.462×10^(-7) kg/(s·m^2)。气体从采气树四通内流入两翼支管发生节流,压降随日产量的增加而增大。当日产量为1000万方时,最大压降为1.52 MPa;当日产量超过300万方,气体流入旁通支管时,压降形成的流动功将大部分颗粒直接带入支管,造成主要冲蚀区域由四通内壁扩大至旁通支管内壁。当日出砂量由7.7方增大至38.5方时,最大冲蚀速率由7.121×10^(-8) kg/(s·m^2)增大至3.462×10^(-7) kg/(s·m^2)。结论日产量和日出砂量均与冲蚀速率呈正相关关系,控制应急试采日产量是降低采气树冲蚀速率的有效方式。; 张恩搏曾德智李双贵陈东波李丹丹朱红钧; 关键词：采气树日产量

温度对T95钢在H_2S/CO_2环境中腐蚀行为的影响被引量：12: 2016年; 利用自制高温高压釜模拟了油井筒中H_2S/CO_2环境,在温度30~150℃、H_2S/CO_2气相和模拟地层水液相中对T95油管钢进行了腐蚀试验,研究了温度对该钢腐蚀速率的影响,并分析了腐蚀产物的形貌和物相组成。结果表明:当温度为30~120℃时,T95钢在气相和液相中的腐蚀速率均随温度的升高先增后降,且均在90℃时达到峰值,分别为0.882,1.096mm·a^(-1),当温度高于120℃时,液相中的腐蚀速率缓慢增大而气相中的缓慢减小;随着温度的升高,气相中的腐蚀产物逐渐由片状变成块状并堆积在一起,液相中的则由絮状沉积变成团簇状堆积;腐蚀产物由铁、硫、氧等元素组成,腐蚀速率与腐蚀产物膜中硫含量成反比、与氧含量成正比,硫铁化合物对腐蚀起到了阻碍作用。; 曾德智邓文良田刚王哲陈文汪枫扈俊颖; 关键词：H2S/CO2环境温度腐蚀速率腐蚀产物膜

石油管Ⅰ型裂纹断裂韧度与屈服强度的相关性研究: 2015年; 利用MTS810材料试验机和ZBC2302-D型示波冲击试验机,对8种型号的石油管材料进行拉伸和冲击性能测试;引入断裂韧度的求解方法,获得相应的屈服强度和断裂韧度等试验数据,并通过试验数据分析石油管材料断裂韧度与屈服强度的关系。研究表明,随着屈服强度的增加,断裂韧度相应增大,但并非呈现出良好的单调递增线性关系,而是呈台阶性递增。基于特征值关系式,通过测试材料屈服强度来估算材料断裂韧度。; 蒋林施太和郭西水许红林李彬; 关键词：高强度钢断裂韧度屈服强度石油管

4137钢疲劳强度与最大夹杂物尺寸相关性研究被引量：1: 2016年; 采用旋转弯曲疲劳试验研究了4137钻具钢的疲劳性能.用扫描电镜和能谱仪分析了疲劳断口.结果表明:4137钢的疲劳极限是645.92 MPa.在保证试件表面没有划痕的情况下疲劳裂纹源位于次表面的复杂氧化铝夹杂物处;并建立了最大夹杂物尺寸与疲劳强度之间的关系模型,利用Gumbel分布函数通过对最大夹杂物尺寸进行估算得出疲劳强度,并对比旋转弯曲疲劳试验所得出的疲劳强度,两者相差7.61%.; 刘飞刘学鹏夏成宇曾德智施太和周仕明; 关键词：S-N曲线

深部泥岩地层扭力冲击器钻井钻头优选研究被引量：11: 2014年; 新疆玉北地区深部泥质岩地层的优快钻进是钻井提速和降低钻井成本的关键,该地层埋深4 000 m左右,岩石强度高,泥质岩含量高,采用常规钻井方式及常规钻头钻井机械钻速低。为提高沙井子组地层机械钻速,引入了TorkBaster扭力冲击器钻井。作者针对地层岩性特征,结合前期钻头使用情况,根据钻头井底流场模拟结果,优选出了适合在沙井子组地层的个性化MD1646型PDC钻头,并提出了防止钻头泥包的配套工艺措施。现场应用结果表明,MT1646型PDC钻头在相同工作时间与前期MT1657型PDC钻头钻井相比,采用油基钻井液平均机械钻速提高81%,钻头工作进尺增加143%;采用改进水基钻井液平均机械钻速提高76%,钻头工作进尺增加102%。研究成果为同类地层的优快钻井提供了重要的技术参考。; 侯子旭李双贵贾晓斌邓文良曾德智; 关键词：深井泥岩扭力冲击器钻头选型

Effect of Plastic Deformation and H_2S on Dynamic Fracture Toughness of High Strength Casing Steel被引量：1: 2015年; The effects of plastic deformation and H2 S on fracture toughness of high strength casing steel(C110 steel) were investigated. The studied casing specimens are as follows: original casing, plastic deformation(PD) casing and PD casing after being immersed in NACE A solution saturated with H2S(PD+H2S). Instrumented impact method was employed to evaluate the impact behaviors of the specimens, meanwhile, dynamic fracture toughness(JId) was calculated by using Rice model and Schindler model. The experimental results show that dynamic fracture toughness of the casing decreases after plastic deformation. Compared with that of the original casing and PD casing, the dynamic fracture toughness decreases further when the PD casing immersed in H2 S, moreover, there are ridge-shaped feature and many secondary cracks present on the fracture surface of the specimens. Impact fracture mechanism of the casing is proposed as follows: the plastic deformation results in the increase of defect density of materials where the atomic hydrogen can accumulate in reversible or irreversible traps and even recombine to form molecular hydrogen, subsequently, the casing material toughness decreases greatly.; 曾德智ZHANG NaiyanTIAN GangHU JunyingZHANG ZhiSHI Taihe; 关键词：动态断裂韧性动态断裂韧度 C110

含CO2高温蒸汽环境中低合金钢耐腐蚀性能评价被引量：7: 2017年; 利用高温高压釜模拟CO_2辅助蒸汽驱注气井筒工况,在CO_2分压为2 MPa,温度为160~220℃条件下,对低合金钢进行了失重挂片腐蚀试验,得到了不同温度条件下管材的腐蚀速率,并利用扫描电镜和能谱仪观测管材在不同温度条件下的腐蚀形貌及产物组成。实验结果表明:在160~220℃范围内,随着温度的升高,低合金钢的腐蚀速率呈现先降低后增大的变化趋势,且均在160℃时腐蚀速率最高;在实验条件下,两种低合金碳钢的均匀腐蚀速率均小于油田控制指标0.076mm/a,满足注气井井筒管柱的腐蚀控制要求。; 邬元月石善志黄建波于会永董宝军曾德智; 关键词：蒸汽驱 CO2腐蚀油套管钢腐蚀速率

NACE A溶液浸泡对S135钻杆冲击韧性的影响测试: 2014年; 为研究含硫环境腐蚀对S135钻杆冲击韧性的影响,采用ZBC2302型示波冲击试验机测试了S135钻杆冲击试样在NACE A溶液中浸泡前后的冲击性能,浸泡时间为24h;同时,采用Schindler模型计算了2种条件下的动态断裂韧性。研究结果表明:浸泡过后S135钻杆冲击功和动态断裂韧性出现一定程度下降;与原始试样相比,浸泡后S135钻杆的冲击功下降了16.99J(降幅约18.13%),动态断裂韧性下降95.11kJ/m2(降幅约24.9%)。S135钻杆在含硫环境中冲击功和断裂韧性的下降致使钻杆环境断裂风险增大,需加强防护。; 杨春雷田刚曾德智施太和罗月; 关键词：冲击韧性

适用于致密气藏钻完井的新型超级13Cr油钻杆管材性能测试被引量：1: 2014年; 为满足塔里木致密气藏氮气钻完井需求,研制了一种新型高强度超级13Cr油钻杆。采用MTS试验机对新型超级13Cr油钻杆和S135钻杆的强度性能进行了对比测试;采用示波冲击试验机对新型超级13Cr油钻杆和S135钻杆的冲击性能进行了对比测试;采用高温高压釜对新型超级13Cr油钻杆和S135钻杆的耐CO2腐蚀性能进行了对比测试。结果表明:新型超级13Cr油钻杆具有良好力学性能和耐腐蚀性能,其屈服强度937 MPa、抗拉强度976 MPa、延伸率为21.5%、室温冲击功162.82J。其拉伸性能与S135接近,冲击性能明显优于S135;模拟工况下,新型超级13Cr油钻杆气相腐蚀速率0.003 6mm/a、液相腐蚀速率0.039 4mm/a。因此,新型超级13Cr油钻杆既能满足钻井的需要又能满足完井开采的要求,可为含CO2致密砂岩气田氮气钻完井作业提供支持。; 曾德智田刚施太和侯铎贾华明卢强赵鹏; 关键词：致密砂岩气腐蚀速率

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国家自然科学基金(51374177)

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