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弱磁激励条件下X80钢轴向应力检测技术研究

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中国测试 2024年

作者：何腾蛟廖健成廖柯熹朱洪东陈璐洁夏国强姜禹桐中国石油青海油田分公司勘探开发研究院西南石油大学石油与天然气工程学院中国石油化工股份有限公司西南油气分公司苏州江南航天机电工业有限公司

据统计，X80钢管道总里程已达1.7万公里，其敷设环境多为山区，沿线地质条件复杂多变。频发的地势灾害附加的外部荷载容易导致管道产生较大轴向应力，引起管道变形、断裂等失效事故，威胁油气管道的安全运营。因此，文章通过开展弱磁激... 详细信息

据统计，X80钢管道总里程已达1.7万公里，其敷设环境多为山区，沿线地质条件复杂多变。频发的地势灾害附加的外部荷载容易导致管道产生较大轴向应力，引起管道变形、断裂等失效事故，威胁油气管道的安全运营。因此，文章通过开展弱磁激励下X80钢管道轴向拉伸测试实验，分析X80钢在激励条件下，磁梯度张量信号与轴向应力的定量变化规律。采用PCA主成分分析法和GA-BP机器学习算法，建立X80钢轴向应力值计算模型。基于此，自主开发X80钢管道磁应力检测评估系统。研究表明，X80钢激励磁梯度张量信号能够有效表征轴向应力状态。建立的磁应力检测评估系统可以准确计算X80钢管道的轴向应力值，具有良好的工程应用前景。

关键词： X80钢管道弱磁激励轴向应力无损检测

无损检测技术在高含硫天然气管道中的应用研究进展

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材料导报 2024年

作者：赵帅文绍牧廖柯熹秦林林冬高健中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院国家能源高含硫气藏开采研发中心中国石油西南油气田公司西南石油大学

四川盆地三分之二的气田含有硫化氢等酸性气体，造成管道内部发生了氢鼓泡、氢致开裂、应力腐蚀开裂、硫化物应力开裂等腐蚀形貌，导致管道快速穿孔，增加管道事故的风险。为了及时掌握管道内壁的运行状况，保障管道本质安全，应定期对... 详细信息

四川盆地三分之二的气田含有硫化氢等酸性气体，造成管道内部发生了氢鼓泡、氢致开裂、应力腐蚀开裂、硫化物应力开裂等腐蚀形貌，导致管道快速穿孔，增加管道事故的风险。为了及时掌握管道内壁的运行状况，保障管道本质安全，应定期对高含硫天然气管道开展检测。本文从检测技术的优缺点和适用范围介绍了漏磁、超声波、电磁超声、涡流、射线五种检测技术，并展示了三种方法的现场检测结果，对比分析了几种方法的灵敏度和准确性，为高含硫天然气管道的完整性评价提供强有力的数据支撑；最后基于高含硫天然气管道的特点，对管道材质的选择、无损检测技术的发展及应用进行了展望。

关键词：高含硫腐蚀机理无损检测漏磁检测技术涡流检测技术

高压含硫天然气对井口节流撬冲蚀的数值模拟及现场验证

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油气储运 2024年

作者：罗召钱田兴平王欢欢王博彭轴宇廖柯熹何国玺钟瀚宇西南石油大学石油与天然气工程学院中国石油西南油气田分公司川西北气矿

[目的]高压含硫天然气节流过程对节流撬有明显的冲蚀破坏作用，因此采取合理的检测手段非常重要。[方法]以川西北气矿双鱼石下二叠统气藏L004-X1井口节流撬为研究对象，采用Fluent软件建立数值模型，模拟井口压力为103 MPa的高压条件下... 详细信息

[目的]高压含硫天然气节流过程对节流撬有明显的冲蚀破坏作用，因此采取合理的检测手段非常重要。[方法]以川西北气矿双鱼石下二叠统气藏L004-X1井口节流撬为研究对象，采用Fluent软件建立数值模型，模拟井口压力为103 MPa的高压条件下的流场及冲蚀过程。分析了现场工况下节流撬内的压力场和速度场，研究了天然气中固体杂质颗粒的质量流量、入口速度、直径及节流撬前后压降对节流阀体冲蚀的影响，并采用超声波相控阵技术对现场L004-X1井出口段测温测压套开展了在线、离线壁厚检测，以验证节流撬冲蚀数值模拟及现场不停产在线检测的可行性。[结果]阀芯内壁面的冲蚀形貌以点状分布为主，出口段测温测压套的冲蚀形貌以连续片状分布，并且由于重力原因导致出口段测温测压套中位于下方的C面冲蚀最为严重。阀芯冲蚀最严重部位为阀芯内壁面，其次为阀芯出口处。冲蚀速率随颗粒的质量流量、入口速度的增加而增大，随颗粒直径的增大而逐渐减小并趋于平稳。对比数值模拟结果与超声波相控阵现场离线检测结果发现，出口段测温测压套4个面最小壁厚的平均相对误差为4.1%，验证了数值模拟的可行性。超声波相控阵现场在线、离线两种检测方法得到的最小壁厚基本一致，为便于现场操作，推荐使用在线检测方式。[结论]研究成果可为高压含硫天然气藏现场设备的安全检测提供理论指导。

关键词：含硫天然气节流撬数值模拟现场验证节流压降超声波相控阵

流动条件下X65钢在含氧体系下的腐蚀行为及腐蚀预测模型

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材料保护 2024年第4期57卷 70-79页

作者：张金龙江潘廖柯熹何国玺中海油能源发展装备技术有限公司天津300452 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

X65钢注水海管介质含有溶解氧,导致管道内发生严重腐蚀。针对该问题,基于现场注水海管基础数据,考虑流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度对X65钢腐蚀行为的影响,设计9组正交试验,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行... 详细信息

X65钢注水海管介质含有溶解氧,导致管道内发生严重腐蚀。针对该问题,基于现场注水海管基础数据,考虑流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度对X65钢腐蚀行为的影响,设计9组正交试验,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行失重测试和腐蚀产物表征;结合多元线性回归法,建立腐蚀预测模型。结果表明:4种影响因素对腐蚀速率的影响程度由大到小排序为:溶解氧浓度>温度>流速>Cl^(-)浓度,溶解氧浓度是腐蚀主控因素;随着流速、温度、溶解氧浓度和Cl^(-)浓度的增大,腐蚀速率增大;腐蚀产物表征结果表明,腐蚀产物主要为Fe3O4和Fe2O3;考虑上述4个因素的影响,基于7组均匀腐蚀速率值,建立腐蚀预测模型;采用剩余2组均匀腐蚀速率值对腐蚀预测模型进行验证,误差最大为8.9%,表明该腐蚀速率预测模型的准确性较高。

关键词：注水海底管道含氧体系高温高压反应釜试验腐蚀行为腐蚀预测模型

高压含硫天然气对井口节流橇冲蚀的数值模拟及现场验证

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油气储运 2024年第6期43卷 665-674页

作者：罗召钱田兴平王欢欢王博彭轴宇廖柯熹何国玺钟瀚宇中国石油西南油气田分公司川西北气矿西南石油大学石油与天然气工程学院

[目的]高压含硫天然气节流过程对节流橇有明显的冲蚀破坏作用,因此采取合理的检测手段非常重要。[方法]以川西北气矿双鱼石下二叠统气藏L004-X1井口节流橇为研究对象,采用Fluent软件建立数值模型,模拟井口压力103MPa的高压条件下的流场... 详细信息

[目的]高压含硫天然气节流过程对节流橇有明显的冲蚀破坏作用,因此采取合理的检测手段非常重要。[方法]以川西北气矿双鱼石下二叠统气藏L004-X1井口节流橇为研究对象,采用Fluent软件建立数值模型,模拟井口压力103MPa的高压条件下的流场及冲蚀过程。分析了现场工况下节流橇内的压力场与速度场,研究了天然气中固体杂质颗粒的质量流量、入口速度、直径及节流橇前后压降对节流阀体冲蚀的影响,并采用超声波相控阵技术对现场L004-X1井出口段测温测压套开展了在线、离线壁厚检测,以验证节流橇冲蚀数值模拟及现场不停产在线检测的可行性。[结果]阀芯内壁面的冲蚀形貌以点状分布为主,出口段测温测压套的冲蚀形貌为连续片状分布,并且由于重力原因导致出口段测温测压套中位于下方的C面冲蚀最为严重。阀芯冲蚀最严重部位为阀芯内壁面,其次为阀芯出口处。冲蚀速率随颗粒的质量流量、入口速度的增加而增大,随颗粒直径的增大而逐渐减小并趋于平稳。对比数值模拟结果与超声波相控阵现场离线检测结果发现,出口段测温测压套4个面最小壁厚的平均相对误差为4.1%,验证了数值模拟的可行性。超声波相控阵现场在线、离线两种检测方法得到的最小壁厚基本一致,为便于现场操作,推荐使用在线检测方式。[结论]研究成果可为现场节流方案制定与节流橇的检测提供理论参考,但数值模拟研究中并未考虑H2S腐蚀的影响,后续可结合不同气体压力与速度的H2S腐蚀实验来进行更准确的冲蚀速率预测。(图12,表2,参20)

关键词：含硫天然气节流橇数值模拟现场验证节流压降超声波相控阵

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油田站场完整性管理效能评价指标

油气田地面工程 2024年第1期43卷 49-56页

作者：侯丽娜吴凡赵明辉杨龙斐李远朋廖柯熹新疆油田公司实验检测研究院西南石油大学石油与天然气工程学院

新疆油田站场已经开展数据收集、风险识别、检测评价、维修维护等完整性管理的相关工作,但是从未深入开展效能评价工作,完整性管理存在缺失项,无法为站场的完整性管理提供指导与参考。基于国内完整性管理及效能评价相关标准,通过开展油... 详细信息

新疆油田站场已经开展数据收集、风险识别、检测评价、维修维护等完整性管理的相关工作,但是从未深入开展效能评价工作,完整性管理存在缺失项,无法为站场的完整性管理提供指导与参考。基于国内完整性管理及效能评价相关标准,通过开展油气田站场完整性管理效能评价指标和方法研究,分析各完整性管理标准指标在新疆油田站场的适用性情况,优化选取适用于新疆油田的效能评价要素和评价指标,形成指标值计算方法与分级标准,从效能测试及综合效能评价两个方面建立油气田站场完整性管理效能评价体系,同时在新疆油田进行现场应用。现场应用结果显示:由于A油田各站场所处自然环境及设计情况差异性较大,不同单位对站场的管理难度不同,且运营时的投入产出情况不同,评价指标对各站场评价结果差异较大。结合评价结果提出的改进建议可提升各站场效能值,进一步提升油气田站场完整性管理水平和能力,为管理工作的完整性提供指导,形成新疆油田完整性管理策略闭环。

关键词：油田站场完整性管理效能评价指标效能测试

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天然气管道站场泄漏扩散三维动态研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2022年第2期44卷 135-147页

作者：尹恒邹庆廖柯熹彭善碧国家管网集团西气东输公司武汉计量研究中心湖北武汉430000 油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学四川成都610500

针对天然气管道站场中天然气的泄漏扩散对安全生产造成的问题,开展了天然气管道站场中天然气泄漏扩散规律研究。采用专业软件模拟的方法,使用FLACS进行模拟,设置边界条件进行求解,研究不同风速、不同风向及不同泄漏速率对天然气泄漏扩... 详细信息

针对天然气管道站场中天然气的泄漏扩散对安全生产造成的问题,开展了天然气管道站场中天然气泄漏扩散规律研究。采用专业软件模拟的方法,使用FLACS进行模拟,设置边界条件进行求解,研究不同风速、不同风向及不同泄漏速率对天然气泄漏扩散的影响,并结合天然气行业相关标准对天然气管道站场内可燃性气体位置进行优化。研究结果表明,泄漏速率越大、风速越小时,站场区域内可燃气体体积越大,可燃气体扩散范围越广,危险程度越高,同时,顺风向泄漏的危害程度要小于其他方向。基于计算结果建议收发球筒区的可燃气体探测器应设置在距离收球筒1 m处,高度设置为2m。这一研究为天然气管道站场的安全运行提供了重要理论支撑。

关键词：天然气管道站场泄漏可燃性气体探测扩散

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双相不锈钢应力腐蚀行为及防护技术研究进展

表面技术 2022年第8期51卷 123-134页

作者：赵帅廖柯熹吴超刘昕瑜冷吉辉覃敏西南石油大学成都610500 塔里木油田公司油气工程研究院新疆库尔勒841000 四川菲思福石油天然气工程有限公司成都610057

双相不锈钢含有铁素体+奥氏体两相组织,具有良好的机械和腐蚀性能,尤其以出色的抗应力腐蚀开裂性能而著称。但双相不锈钢在特定的环境和拉应力共同作用下,会出现应力腐蚀开裂现象,由于应力腐蚀开裂通常难以被发现,从而导致灾难性的事故... 详细信息

双相不锈钢含有铁素体+奥氏体两相组织,具有良好的机械和腐蚀性能,尤其以出色的抗应力腐蚀开裂性能而著称。但双相不锈钢在特定的环境和拉应力共同作用下,会出现应力腐蚀开裂现象,由于应力腐蚀开裂通常难以被发现,从而导致灾难性的事故。在此基础上,从材质的成分和金相组织,温度、pH、氯离子和氧气浓度等工况环境,冷变形和残余应力等方面总结了影响双相不锈钢应力腐蚀开裂的因素。结合双相不锈钢的使用环境和应力特点,阐述了双相不锈钢的应力腐蚀开裂机理,包括电化学阳极溶解理论、氢脆机制、膜破裂理论、化学脆化一机械破裂两阶段理论、应力吸附破裂理论。依据应力腐蚀开裂机理,结合影响因素,通过合理添加合金元素开发出新的双相不锈钢、双相不锈钢等离子碳氮共渗或表面涂层、热处理工艺等方法,有效地降低双相不锈钢应力腐蚀开裂的敏感性。最后,从双相不锈钢应力腐蚀开裂机理和防护技术两方面展望了双相不锈钢应力腐蚀开裂未来的研究方向,从本质上减少应力腐蚀开裂事故的发生,保障生产的“安稳长满优”。

关键词：双相不锈钢应力腐蚀开裂金相组织阳极溶解理论氢脆机制防护技术

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温度和O_(2)含量在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中对输气管道的腐蚀行为研究

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表面技术 2023年第4期52卷 285-294页

作者：何国玺唐鑫冷吉辉廖柯熹邹庆田志远西南石油大学石油与天然气工程学院成都610500

目的为给新疆油田输气管道的腐蚀防控提供依据,揭示L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中不同O_(2)含量(物质的量分数0%~2%)和不同温度(60~180℃)工况下的腐蚀行为。方法以新疆油田HN区块输气管道为研究背景,基于现场运行工况设... 详细信息

目的为给新疆油田输气管道的腐蚀防控提供依据,揭示L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中不同O_(2)含量(物质的量分数0%~2%)和不同温度(60~180℃)工况下的腐蚀行为。方法以新疆油田HN区块输气管道为研究背景,基于现场运行工况设计高温高压反应釜试验方案,选择L360NS钢为试样进行失重法、腐蚀产物表征、基体形貌表征、腐蚀缺陷深度测试等试验。结果随O_(2)含量增大,L360NS钢的均匀腐蚀速率从0.299 1 mm/a逐渐增大到0.912 3 mm/a。试样表面出现腐蚀缺陷,且随O_(2)含量升高有逐渐扩大的趋势,腐蚀产物膜呈楔形、多方晶体状,大小不一。温度(60~180℃)升高,L360NS钢的均匀腐蚀速率从2.103 4 mm/a逐渐降低到0.457 0 mm/a,腐蚀缺陷逐渐减小,产物膜结构由稀松多孔逐渐转为致密。结论由于O_(2)具有强氧化性及去极化效应,导致在产物中出现Fe的高价氧化物,结构疏松多孔。另一方面,H2S与O_(2)发生交互作用生成单质S,单质S的强氧化性与水解反应,两种作用相互影响,促进钢材腐蚀。在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)腐蚀环境中,温度升高,一定程度上促进腐蚀反应动力学,但是升温会促进Fe CO_(3)沉淀,导致腐蚀产物膜结构致密,阻碍腐蚀性介质与基体接触,抑制腐蚀。

关键词： L360NS钢温度 O_(2)含量 CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系酸性腐蚀