摘要：为了满足超深层油气资源开发需求,针对石油装备用强度等级最高的低碳马氏体钢,结合成分性能大数据,基于四种不同机器学习方法分别建立了大截面高强韧低碳马氏体钢成分-强度和成分-硬度预测模型,分析表明,神经元层数为4、层深为64的人工神经网络模型的性能预测精度和拟合程度最好。采用遗传算法对材料成分进行智能最优化设计,获得CrNiMo和SiMnCrNiMo两种材料系中屈服强度大于1100 MPa、硬度大于42HRC、碳含量小于0.22%的最优成分,材料的端淬硬度分布曲线与预测值基本一致,最大误差小于3HRC。依据优化设计成分进行多批次产品生产制造后结果表明,150 mm直径的构件全截面获得95%以上的细小针状马氏体组织,屈服强度大于1100 MPa,低温冲击吸收能大于45 J,满足服役性能要求,预测结果与生产实验结果具有较高的一致性。将材料大数据与机器学习相结合实现了材料的智能化设计开发,为高性能材料的开发提供了新途径。

摘要：近年来,在管道环焊缝隐患治理中,B型套筒修复技术受到广泛应用。然而,B型套筒应用于高强度管道环焊缝缺陷修复时,暴露出套筒几何尺寸不合理、角焊缝延迟开裂等突出问题。为解决B型套筒应用中面临的问题,满足高强度管道环焊缝缺陷修复的需求,研究提出了B型套筒几何尺寸的设计方法及关键参数取值建议;通过专门成分设计及加工工艺技术研究,开发了X65/X70钢级B型套筒,较传统Q345R套筒减重20%~30%,并给出了相应的施焊条件(管输压力及介质流速)、预热温度、焊接方式、焊后热处理等工艺要求,制订了X70钢级B型套筒焊材选用方案;基于套筒角焊缝开裂为延迟裂纹的特点,建议取消根焊和层间磁粉检测,增加焊后超声相控阵检测和48 h后磁粉检测。通过实验室全尺寸试验和现场应用示范验证了X65/X70钢级B型套筒的可靠性,并成功在X80高强度管道环焊缝缺陷修复中推广应用。

摘要：我国油气开发环境较为恶劣,油井管在井下面临高温高压、硫化氢、二氧化碳、高浓度盐水/完井液、单质硫和强酸等腐蚀环境的作用。钛合金材料以其高强度低密度、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,成为油井管和海洋开发工具的热门材料,但其在高温高压气井开采过程中的受力状态和安全可靠性研究尚不足。为此,以我国西部某油田典型高温、高压、高产量气井开采工况为典型参考环境,设计了3种油管柱结构方案,使用有限元模拟方法,计算分析3种方案下的管柱力学情况。分析结果表明,使用钛合金油管可使气井生产中的油管柱载荷减小、安全系数增大,部分时刻管柱内无中和点;使井筒与套管之间轻度接触甚至不接触,可以有效改善生产过程中管柱的振动状态。研究结果为钛合金油管柱在气井中的使用提供了理论依据。

摘要：针对油气管道在线修复需求,采用自主设计的低碳微合金焊丝,进行X80管线钢管的冷金属过渡(CMT)增材修复工艺优化研究。在管道服役后的X80管线钢管基板上制备增材体,观察显微组织形貌,并进行显微硬度、冲击试验和拉伸试验测试。试验结果表明,CMT增材体微观组织为板条贝氏体和少量准多边形铁素体。随着向基板过渡,板条铁素体逐渐转变为粒状贝氏体。CMT增材修复后X80管线钢基板热影响区没有发生软化。CMT增材体显微硬度是基板的119%;CMT增材体不同方向室温冲击吸收能量平均值约为基板的74%;CMT增材体不同方向断后伸长率平均值约为基板的66%,抗拉强度从大到小依次为扫描方向、搭接方向、垂直方向,其数值为基板抗拉强度的103%~114%。建议通过控制CMT增材体横截面上焊道边界(鱼鳞纹线)分布特征,减少金属经历的高温热循环次数,进而在一定程度上改善增材修复增材体韧性。

摘要：针对密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性预测是研究的热点和难点,且已有的止裂韧性预测模型尚不能准确预测密相/超临界CO_(2)管道的止裂韧性等问题,对现有模型进行对比分析。介绍了目前常用的BTC修正、DNV F104-2021以及ISO 27913—2016方法,同时采用此3种方法分别计算了外径323.9 mm密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性,并对比分析计算结果。结果表明,现有的模型和计算方法都存在着数据不足、精准度较低的缺点,目前无法推荐特定的分析模型来评估密相/超临界CO_(2)管道中的延性裂纹扩展。DNV F104方法基于现有全部CO_(2)管道全尺寸爆破试验数据,其计算结果相对较为保守,对后续开展全尺寸试验的指导性更强。研究结果可为小口径密相/超临界CO_(2)管道的全尺寸爆破试验设计提供理论依据。

摘要：钻井深度的持续增加使钻柱面临的载荷工况越来越严苛。钛合金具有密度小、屈服强度高和弹性模量低等特点,基于井口钻杆抗拉余量设计要求,设计3种钛合金/钢钻杆复合钻柱,即复合钻柱1(Φ101.6 mm钻杆段全段使用钛合金钻杆)、复合钻柱2(Φ101.6 mm钻杆上半段使用钛合金钻杆)和复合钻柱3(Φ101.6 mm钻杆下半段使用钛合金钻杆)。为了探究钛合金/钢钻杆复合钻柱(简称为复合钻柱)的动力学特性,基于Hamiton原理建立复合钻柱的动力学模型,并采用节点迭代法和Newmark-β法对模型进行求解,分析3种复合钻柱的涡动特征、动态应力和振动特性,并与常规钢钻柱进行比较。结果表明:钛合金钻杆的使用可有效减缓钻柱涡动速度、动态应力,其中复合钻柱3的涡动速度、动态应力最小;基于振动特征强度对钻井作业参数进行优化,形成复合钻柱3的钻井作业参数推荐图版并给出合理的施工参数范围。

摘要：为提高油气井管柱服役的安全性,采用数据统计与可靠性理论评估油气井管柱可靠性。首先,识别影响管柱外载及其参数的变量,构建油气井管柱安全极限状态方程;然后,采集模型变量数据,确定变量分布与参数,形成油气井管柱可靠性数值模型;最后,通过蒙特卡洛方法计算影响管柱可靠性的关键变量和不同置信度水平下管柱剩余强度分布及安全系数取值。结果表明:目标区域油气井管柱剩余强度符合正态分布,得到不同置信度水平下管柱的可靠度,管柱的安全系数取值范围可满足管柱安全设计要求,所构建的方法可为实际生产中油气井井筒管柱安全评价提供技术支撑。

摘要：传统合金已难以满足越发苛刻的服役环境要求,而高熵合金具有高强度、高硬度、高韧性和优异的耐蚀性等独特性能,应用前景广阔。简述了高熵合金的历史沿革,综述了高熵合金腐蚀行为研究现状,探讨了合金成分、微观结构、热处理与工况环境等主要因素对高熵合金腐蚀行为的影响,归纳了高熵合金在石油天然气钻采、石油炼化以及放射性工业领域的应用现状。高熵合金作为一种新型材料,其材料特性和功能特性较传统合金具有先进性;设计、制备过程中,通过调控合金元素成分、比例及制备、处理方法,均能影响合金性能,其中合金元素是影响合金耐蚀性能的主要因素(影响合金的相结构、微观结构)。尽管目前高熵合金按需设计和处理已经成为高熵合金发展的主流方向,且在试验阶段已展现出卓越的应用价值,但缺乏在实际工况环境中的应用。最后,从高熵合金的设计方法、制备工艺等方面对高熵合金腐蚀与防护等实际应用问题等进行了展望,以期为高熵合金在含苛刻腐蚀介质环境中的安全应用提供新思路。

摘要：增强热塑性塑料复合管(简称RTP)是近年在新发展起来的一种塑料管材,其良好的优良的柔韧性、耐蚀性及便捷性,使其在石油、天然气开采等领域得到了大量应用。而复合管接头耐压、高密封性是其安全运行关键因素。针对增强热塑性塑料复合管(RTP)发展现状及性能进行了介绍和剖析,重点对RTP的接头形式结构及发展现状和未来的研究方向进行总结。同时分别从接头结构设计及优化、接头耐蚀性能、接头密封性能等三方面的对其接头的现状及研究进展进行了深入的分析。为未来提高增强热塑性塑料复合管(RTP)接头结构、性能及推进RTP连接技术快速发展提供参考。

摘要：为了分析油田酸性地层采出水中Cl^(-)对油气集输管道的腐蚀影响,利用高温高压动态反应釜模拟油田典型CO_(2)酸性工况,设计了20#管道在4种Cl^(-)水平下的腐蚀试验。结果表明,20#钢材料在油田酸性采出水的典型环境作用下,表面附着了一层腐蚀产物,其在微观下呈现出细小颗粒CaCO_(3)与基体紧密接触,而大颗粒FeCO_(3)附着于CaCO_(3)之上;而且Cl^(-)含量在5000~10000 mg/L时20#钢表面较平整,主要以均匀腐蚀为主,当Cl^(-)含量增加至50000~100000 mg/L时,点蚀程度逐渐加深。整体趋势上,随着Cl^(-)含量的增加,20#的均匀腐蚀速率和点蚀速率均不断增大,方差分析也发现Cl^(-)对均匀腐蚀和点蚀均具有显著的影响,但对点蚀的影响更大。