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基于气-固两相流喷嘴实验的20G钢冲蚀机理研究 被引量：2
1
作者 邓宽海 程金亮 +4 位作者 林元华 黄耕 刘冰 梅宗斌 秦大伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期50-61,共12页
目的由天然气管道内壁减薄及穿孔导致的天然气泄漏事故频繁发生,输气管道面临着日益严重的冲蚀磨损问题。针对这一问题需要明确输气管道材料的冲蚀行为及机理,为抗冲蚀材料设计和延长管道使用寿命等工作的开展提供有效支撑。方法基于AST... 目的由天然气管道内壁减薄及穿孔导致的天然气泄漏事故频繁发生,输气管道面临着日益严重的冲蚀磨损问题。针对这一问题需要明确输气管道材料的冲蚀行为及机理,为抗冲蚀材料设计和延长管道使用寿命等工作的开展提供有效支撑。方法基于ASTM-G76测试标准,采取气-固喷嘴冲蚀试验研究方法,利用空气射流冲蚀实验机,开展不同冲击角度和冲击速度下天然气管道材料20G钢的气-固冲蚀实验;采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等设备分析试样表面冲蚀形貌及特征;采用Ahlert冲蚀模型对实验数据进行拟合,建立20G钢的冲蚀率方程。结果当冲击速度(15~72 m/s)增大时,冲蚀率随之增大。当冲击角度(15°~90°)增加时,冲蚀率随之减小。冲蚀面积随着冲击角度的增加而减小。在低冲击角度下(15°、30°),固相颗粒的“犁削”为主要冲蚀及材料移除机制。在中等冲击角度下(45°、60°),冲蚀机制呈现混合形式,犁削、压实与开裂共同作用于材料表面。在高冲击角度下(75°、90°),以压实和开裂为主要冲蚀及材料移除机制。结论在气固两相流作用下,20G钢的冲蚀磨损过程符合典型的塑性材料冲蚀规律。颗粒冲击速度不会直接影响冲蚀机制,颗粒冲击能量的变化是影响冲蚀率的主要因素。建立了适用于天然气管道材料抗冲蚀性能对比和CFD冲蚀模型的冲蚀速率方程。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 20G钢 冲蚀机理 气固两相流 冲蚀速率方程 冲蚀试验
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高效双咪唑啉季铵盐对Q235的缓蚀性能及机理分析
2
作者 王鹏杰 宋昱灏 +5 位作者 樊林 邓宽海 李忠慧 梅宗斌 郭雷 林元华 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期166-174,共9页
为进一步提高酸洗环境中的缓蚀效率并降低使用成本,以油酸、三乙烯四胺和溴代正丁烷为原料,制备出一种高效的双咪唑啉季铵盐化合物SMZB。通过失重实验、电化学实验、表面形貌和理论计算等方法,研究了SMZB在1.0 mol/L HCl溶液中对Q235的... 为进一步提高酸洗环境中的缓蚀效率并降低使用成本,以油酸、三乙烯四胺和溴代正丁烷为原料,制备出一种高效的双咪唑啉季铵盐化合物SMZB。通过失重实验、电化学实验、表面形貌和理论计算等方法,研究了SMZB在1.0 mol/L HCl溶液中对Q235的缓蚀性能及其缓蚀机理。结果表明,SMZB浓度为2.0 mmol/L时,通过失重实验、电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化曲线(Tafel)测试得到的缓蚀效率分别为98.88%、98.15%、99.62%;电化学实验可进一步证明SMZB能够吸附在Q235表面形成稳定的保护膜,并进一步降低腐蚀体系内的电荷转移速率;SMZB是一种抑制阴极为主的混合型缓蚀剂,且遵循Langmuir等温吸附方程;理论计算表明SMZB的吸附位点主要位于咪唑环和Br^(-),且能够自发地吸附在Q235表面。SMZB能够在1.0 mol/L HCl溶液中发挥优异的缓蚀性能,主要是在Q235表面形成稳定保护膜并降低体系内的电荷转移速率,从而具有优异的缓蚀性能。 展开更多
关键词 咪唑啉季铵盐 腐蚀 电化学
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基于全尺寸实物试验的90°弯管气-固冲蚀模拟研究 被引量：2
3
作者 林元华 黄耕 +3 位作者 邓宽海 刘冰 张溪桓 梅宗斌 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4325-4334,共10页
为保障管道安全运行,针对输气管道中90°弯管冲蚀破坏问题,构建全尺寸弯管气-固冲蚀试验装置,开展全尺寸弯管在气-固两相流作用下的冲蚀试验,并优选得到最佳冲蚀模型。采用ANSYS软件及有限元方法,建立基于最佳冲蚀模型及实测数据的9... 为保障管道安全运行,针对输气管道中90°弯管冲蚀破坏问题,构建全尺寸弯管气-固冲蚀试验装置,开展全尺寸弯管在气-固两相流作用下的冲蚀试验,并优选得到最佳冲蚀模型。采用ANSYS软件及有限元方法,建立基于最佳冲蚀模型及实测数据的90°弯管气-固冲蚀模型,开展不同气体流速、颗粒粒径、颗粒质量流量和弯径比下的计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)冲蚀模拟试验,分析气体流速、颗粒粒径、颗粒质量流量和弯径比对90°弯管冲蚀行为的影响规律。结果显示:最大冲蚀速率与气体流速和颗粒质量流量正相关;颗粒粒径存在临界粒径,随着颗粒粒径的增加,最大冲蚀速率先增大后减小最后趋于平缓。弯径比与最大冲蚀速率负相关,且会改变最大冲蚀位置,即随着弯径比增加,最大冲蚀位置逐渐向弯管入口处偏移。通过灰色关联度可得出影响程度由大到小依次为气体流速、弯径比、颗粒质量流量和颗粒粒径。 展开更多
关键词 安全工程 90°弯管 冲蚀试验 冲蚀模型 冲蚀速率 灰色关联度
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气井柱塞排水采气措施产量预测方法的研究及应用 被引量：1
4
作者 曾努 王仪 +5 位作者 张宝 董伟 彭建云 陈晓娟 易俊 杨涛 《钻采工艺》 北大核心 2017年第5期56-58,共3页
柱塞举升排水采气是出水气井常用的一种间歇式排水采气方式,井底生产流压随柱塞的不同运行状态而改变。因此,地层产气量在一个柱塞排水采气周期内也是变化的,导致准确计算、预测与优化设计难。基于柱塞举升排水采气套压变化规律特点,推... 柱塞举升排水采气是出水气井常用的一种间歇式排水采气方式,井底生产流压随柱塞的不同运行状态而改变。因此,地层产气量在一个柱塞排水采气周期内也是变化的,导致准确计算、预测与优化设计难。基于柱塞举升排水采气套压变化规律特点,推导出周期内平均流压计算与柱塞排水采气措施产量预测方法,并在塔里木柯克亚气田选择了4口井进行柱塞举升排水采气措施产量预测验证,实际产气量与该方法预测产气量总体误差均在9%以内,表明文中所提供的产量预测方法可行,从而为柱塞排水采气措施选井及优化设计提供了产量预测依据。 展开更多
关键词 气井 柱塞 排水采气 产量预测 计算模型 优化设计
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裸眼井中膨胀管外壁胶筒的井眼适应性分析
5
作者 童华 王思鸣 +2 位作者 梅宗清 李明红 石昌帅 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第27期155-161,共7页
为了更加合理地对裸眼井膨胀管外壁定型胶筒井眼尺寸进行选择,建立了膨胀管、胶筒、井眼和膨胀锥三维有限元模型并对其膨胀过程进行非线性有限元分析。通过对直径为194 mm的膨胀管在不同井眼下的膨胀过程进行分析后发现:随着井眼直径的... 为了更加合理地对裸眼井膨胀管外壁定型胶筒井眼尺寸进行选择,建立了膨胀管、胶筒、井眼和膨胀锥三维有限元模型并对其膨胀过程进行非线性有限元分析。通过对直径为194 mm的膨胀管在不同井眼下的膨胀过程进行分析后发现:随着井眼直径的减小,胶筒的压缩率、接触压力以及所需膨胀力逐渐增大,井眼直径为218 mm时胶筒前端和末端橡胶体积变化显著,造成该处的密封性能下降。因此,采用的定型胶筒应避免在直径小于218 mm的井眼中使用。在胶筒稳定膨胀阶段,226 mm和230 mm的井眼胶筒所需膨胀力相差不大,波动幅值平稳。同一井眼中,最先膨胀的胶筒压缩率、接触压力及所需膨胀力都高于后膨胀的两个胶筒,但是随井眼直径的增大,三个胶筒的压缩率、接触压力以及所需膨胀力不再受膨胀的先后顺序影响。此外,随着井眼直径的增大,胀后胶筒处的膨胀管残余应力逐渐减小。同时膨胀管内外壁残余应力的波动逐渐减弱,大小趋于相等。可见研究结果为裸眼井中膨胀管外壁胶筒的选型以及膨胀管的井眼适应性提供了理论基础。 展开更多
关键词 膨胀管 胶筒 膨胀力 井眼 适应性
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常压页岩气水平井低成本高密度缝网压裂技术研究 被引量：19
6
作者 蒋廷学 苏瑗 +1 位作者 卞晓冰 梅宗清 《油气藏评价与开发》 CSCD 2019年第5期78-83,共6页
随着能源需求量的不断增加,页岩气作为一种新型的非常规天然气资源,越来越受到关注。现阶段我国高压页岩气藏已成功实现了商业开发,但是深层页岩及常压页岩的高效开发技术仍处在探索阶段。我国的常压页岩储层主要位于盆外残留向斜,构造... 随着能源需求量的不断增加,页岩气作为一种新型的非常规天然气资源,越来越受到关注。现阶段我国高压页岩气藏已成功实现了商业开发,但是深层页岩及常压页岩的高效开发技术仍处在探索阶段。我国的常压页岩储层主要位于盆外残留向斜,构造变形程度较强,地层压力系数为0.9~1.3,埋深普遍较浅,地层能量不足,单井压后日产量为(1~5)×10^4m^3,至今未形成商业突破。高压页岩气藏的压裂工艺措施在常压页岩改造过程中收效甚微,基于常压页岩气井改造中的难题,从射孔方式、人工裂缝控制及支撑技术、现场施工工艺及压裂材料等多方面进行优化,研究探索了配套的高密度缝网压裂工艺方案,初步实现了多簇裂缝均衡延展及多尺度人工裂缝网络。该方案在渝东南某页岩气区块一口常压页岩气井中进行了试验,压后取得了良好的改造效果。 展开更多
关键词 常压页岩气 水平井 高密度 低成本 缝网压裂
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高速固体颗粒冲击下30CrMo钢的冲蚀机理测试研究 被引量：4
7
作者 刘冰 刘旭 +4 位作者 邓宽海 林元华 周念涛 梅宗斌 李双贵 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期135-145,共11页
目的随着中国西北部地区油气勘探开发难度不断增加,钻井井控装置的节流管汇面临日益严重的高速颗粒冲蚀磨损问题,为有效支撑节流管汇的冲蚀预测、结构优化以及防冲蚀措施制定等工作的开展。方法依据标准ASTM-G76,采用气-固喷嘴冲蚀试验... 目的随着中国西北部地区油气勘探开发难度不断增加,钻井井控装置的节流管汇面临日益严重的高速颗粒冲蚀磨损问题,为有效支撑节流管汇的冲蚀预测、结构优化以及防冲蚀措施制定等工作的开展。方法依据标准ASTM-G76,采用气-固喷嘴冲蚀试验法,使用空气射流冲蚀试验机,开展了节流管汇材料30CrMo钢的冲蚀试验,并利用三维显微镜、扫描电镜(SEM)等设备,对试验结果进行了失重分析、三维轮廓分析和微观形貌分析。结果冲蚀速率随冲击角(15°~90°)增加而减小,随颗粒冲击速度(107~149 m/s)增加而增大;冲蚀面积随冲击角增加而减小,几乎不随颗粒冲击速度变化;冲蚀深度随冲击角增加而先增大后减小(在60°冲击角附近最大),随颗粒冲击速度增加而增大;30CrMo钢的冲蚀机制受冲击角影响,不受颗粒冲击速度影响;在低冲击角(15°、30°)下以犁削机制为主,在中等冲击角(45°)下以犁削、压实与开裂的混合机制为主,在高冲击角(60°、90°)下则以压实与开裂机制为主。结论高速固体颗粒冲击下30CrMo钢的材料移除过程为典型的塑性材料冲蚀行为;冲击角通过冲蚀机制影响冲蚀速率,颗粒冲击速度通过颗粒冲击能量影响冲蚀速率;建立了30CrMo钢的冲蚀速率方程,可直接用于材料抗冲蚀性能的横向对比或冲蚀CFD模型建立及仿真模拟;提升材料耐冲蚀性能及降低磨料质量分布密度可以减小冲蚀深度。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 30CrMo 冲蚀试验 气固两相流 冲蚀速率方程 冲蚀机理
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CCUS地质封存下水泥环密封完整性失效机理及控制措施 被引量：2
8
作者 周念涛 邓宽海 +3 位作者 陈修平 林元华 晏凯 梅宗清 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第36期15448-15455,共8页
CO_(2)封存过程中,水泥环作为套管-水泥环-地层组合体中最薄弱的环节,在压力变化尤其是交变压力的作用下,水泥环密封完整性失效的风险极大,其完整性失效容易导致CO_(2)从环空中泄露至地表,严重影响CO_(2)的封存。基于已建立的水泥环组... CO_(2)封存过程中,水泥环作为套管-水泥环-地层组合体中最薄弱的环节,在压力变化尤其是交变压力的作用下,水泥环密封完整性失效的风险极大,其完整性失效容易导致CO_(2)从环空中泄露至地表,严重影响CO_(2)的封存。基于已建立的水泥环组合体弹塑性模型,利用MATLAB进行模拟分析,研究全井段水泥环密封完整性失效机理以及相应的控制措施。结果表明:水泥环密封完整性失效主要与水泥环进入塑性产生的塑性应变累积有关,并且无论是在浅层段还是深层段,只要水泥环进入塑性,在多次交变压力的作用下,就有产生“界面应力反转”的风险,导致水泥环密封完整性的失效。要想避免水泥环密封完整性的失效,应首先避免水泥环进入塑性状态,即提高水泥环屈服内压;浅层段,低弹性模量的水泥环可增加水泥环屈服内压;深层段,在水泥环泊松比“临界点”之上,降低水泥环弹性模量可有效提高水泥环屈服内压,在水泥环泊松比“临界点”之下,增加水泥环弹性模量可提高水泥环屈服内压。当由于套管压力过大,水泥环不得不进入塑性状态时,低弹性模量和高泊松比的水泥环可以降低卸载后的水泥环残余应力,延缓“界面应力反转”现象的发生。 展开更多
关键词 水泥环密封完整性 水泥环力学性能 失效机理 交变压力 控制措施
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大容量气井泡排棒自动投放装置及其应用 被引量：1
9
作者 梅宗清 梅宗斌 +2 位作者 杨文武 杨太刚 李建玉 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2020年第2期90-93,I0021,共5页
针对气井固体泡排棒自动投放装置储药容量小、井口加药周期短的问题,研发了一种具有远程控制功能的大容量自动投棒装置,延长人工井口加药周期,降低实施成本。室内试验和在苏X区块苏X-1和苏X-2两口井开展泡排棒自动投放装置现场应用表明... 针对气井固体泡排棒自动投放装置储药容量小、井口加药周期短的问题,研发了一种具有远程控制功能的大容量自动投棒装置,延长人工井口加药周期,降低实施成本。室内试验和在苏X区块苏X-1和苏X-2两口井开展泡排棒自动投放装置现场应用表明,该装置操作简单、实施费用低、性能稳定可靠,实现了延长加药周期,定时定量自动投放,不仅满足了气井远程控制及数字化管理的需要,而且取得了明显的増产效果,仅苏X-1井开展泡排棒自动投放装置,平均产气量由试验、应用前的0.62×10^4m^3/d,增加到试验、应用期间的0.81×10^4m^3/d。 展开更多
关键词 气井 泡排剂 泡沫排水 投棒装置
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套铣铣鞋结构设计优化方法
10
作者 胡晋阳 余涵 +4 位作者 陈永锋 吴红阳 刘鹏 安文目 王成 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第3期110-116,共7页
现有套铣技术中套铣鞋结构设计对如何影响套铣作业,提高套铣效率考虑较少。文章根据流体力学和套铣鞋结构特点,在考虑固液界面拖曳力的基础上,建立了套铣管柱所受水力以及套铣鞋切削效率的计算数学模型,研究了切削齿数量和导流槽圆心角... 现有套铣技术中套铣鞋结构设计对如何影响套铣作业,提高套铣效率考虑较少。文章根据流体力学和套铣鞋结构特点,在考虑固液界面拖曳力的基础上,建立了套铣管柱所受水力以及套铣鞋切削效率的计算数学模型,研究了切削齿数量和导流槽圆心角对套铣管柱所受水力及套铣鞋切削效率的影响,并给出了实例计算。研究表明:随切削齿数量和导流槽圆心角的增加,长城齿和波浪齿套铣管柱所受水力变化不同;导流槽圆心角一定,当切削齿数量小于等于6时,长城齿套铣管柱所受水力较小,受托压影响亦小,但此时长城齿套铣鞋切削效率小于波浪齿,当切削齿数量大于6时反之。建议在套铣作业时,合理选择套铣鞋结构设计,缓解管柱托压现象的同时提高作业效率。 展开更多
关键词 套铣 拖曳力 切削齿 切削效率
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