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天然气管道弯头冲蚀失效机理研究

石油和化工设备 2011年第2期14卷 44-46页

作者：曾涌捷西南油气田分公司华油集团榆川天然气公司重庆合川719000

冲蚀是天然气管道弯头失效的主要原因之一。本文利用计算流体动力学(CFD)对天然气管道弯头的冲蚀失效机理进行了研究,分析了弯头的速度场和压力场,得出了弯头大弧面处为危险面的结论。提出了避免和减缓弯头冲蚀失效的预防措施。

关键词：天然气弯头冲蚀失效 CFD 预防措施

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防砂筛管冲蚀失效影响因素研究

中国科技期刊数据库工业A 2021年第4期 47-48页

作者：于丽宏中油辽河油田钻采工艺研究院辽宁盘锦124010

正常情况下,防砂筛管之所以会出现冲蚀失效的问题,其根本原因就是多种参数的共同作用。在对防砂筛管冲蚀失效的影响因素进行研究的过程中,要将灰色关联法应用进来,进而对其关联系数进行确定,最终得出结论,防砂筛管功能性失稳的主要因素... 详细信息

正常情况下,防砂筛管之所以会出现冲蚀失效的问题,其根本原因就是多种参数的共同作用。在对防砂筛管冲蚀失效的影响因素进行研究的过程中,要将灰色关联法应用进来,进而对其关联系数进行确定,最终得出结论,防砂筛管功能性失稳的主要因素就是流速和携带的沙粒的颗粒均匀性。

关键词：防砂筛管冲蚀失效影响因素

基于灰色关联法的金属网布优质筛管冲蚀失效主控因素研究

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长江大学学报（自然科学版） 2019年第9期16卷 54-57,I0004页

作者：官臣彬中石化华北石油工程有限公司河南钻井分公司

防砂筛管冲蚀失效影响因素复杂多样,结合地层出砂与筛管冲蚀失效的相关性,选取储层地质因素、流量因素和生产因素,采用灰色关联法,以油井流体含砂浓度作为参考序列,定量分析了金属网布优质筛管冲蚀失效与各因素之间的关联度,从而确定金... 详细信息

防砂筛管冲蚀失效影响因素复杂多样,结合地层出砂与筛管冲蚀失效的相关性,选取储层地质因素、流量因素和生产因素,采用灰色关联法,以油井流体含砂浓度作为参考序列,定量分析了金属网布优质筛管冲蚀失效与各因素之间的关联度,从而确定金属网布优质筛管冲蚀失效主控因素。结果表明,金属网布优质筛管冲蚀失效主控因素是流速和含砂浓度,这一结果与室内试验以及现场应用情况具有很好的一致性,说明灰色关联法对于油田防砂筛管优选以及生产参数优化具有较高的准确性和适用性,为其他类型筛管确定失效影响主控因素提供了一种重要的方法和手段。

关键词：筛管防砂冲蚀失效灰色关联法主控因素流速含砂浓度

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砂岩油藏防砂筛管冲蚀失效原因分析

石油石化物资采购 2020年第36期 96-96页

作者：张俭辽河石油勘探局有限公司辽河工程技术处

为了比较精确的研究防砂筛管管体发生渗流流体冲刷功能性失稳的主控要影响参数,采用了基于灰色关联分析法的来进行综合分析相关因素的影响分量。通过现场数据分析以及归一化计算,求出各影响参数对防砂筛管冲蚀功能性失稳的影响程度,最... 详细信息

为了比较精确的研究防砂筛管管体发生渗流流体冲刷功能性失稳的主控要影响参数,采用了基于灰色关联分析法的来进行综合分析相关因素的影响分量。通过现场数据分析以及归一化计算,求出各影响参数对防砂筛管冲蚀功能性失稳的影响程度,最终通过分析得出了防砂筛管冲蚀功能性失稳的主要影响参数和主控因素,从而指导现场进行防砂设计。

关键词：砂岩油藏防砂筛管冲蚀失效关联系数

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砾石充填条件下筛管堵塞与冲蚀特性试验

中国石油大学学报（自然科学版） 2019年第3期43卷 90-97页

作者：廖华林董林牛继磊周欢张磊曹砚峰中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 海洋石油高效开发国家重点实验室北京100028 中海油田服务股份有限公司天津300450

为分析油田水源井筛管失效原因和防砂周期短的内在机制,建立一套模拟井下冲蚀和堵塞问题的砾石充填筛管防砂装置,研究筛管类型、砾石种类与粒径、生产压差等因素对筛管堵塞情况以及堵塞后筛管挡砂介质与本体的损坏情况的影响,分析筛管... 详细信息

为分析油田水源井筛管失效原因和防砂周期短的内在机制,建立一套模拟井下冲蚀和堵塞问题的砾石充填筛管防砂装置,研究筛管类型、砾石种类与粒径、生产压差等因素对筛管堵塞情况以及堵塞后筛管挡砂介质与本体的损坏情况的影响,分析筛管失效的原因和井下挡砂介质堵塞的内在机制。结果表明:在套管内砾石充填完井条件下,地层砂对砾石充填层和筛管的堵塞具有非均匀性,不同射孔孔眼部位的砾石充填层内的渗流压力分布不均,筛管过滤介质堵塞存在一定随机性;携砂流体流动时的磨蚀作用是造成筛管过滤介质失效主要原因之一;射孔孔眼流出的流体可与充填层的砾石掺混,形成磨料射流冲击正对射孔孔眼处的防砂管,造成防砂管本体的冲蚀失效;地面模拟试验结果与井下取出失效防砂管特征基本一致;试验结果能够为防砂方式的选择、生产制度的建议、筛管材质的选择、筛管结构的改进等提供依据。

关键词：防砂筛管完井砾石充填冲蚀失效水源井

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基于CFD压裂泵泵阀结构冲蚀流场研究

系统仿真学报 2018年第2期30卷 629-635页

作者：莫丽王晓兵王军张光才西南石油大学机电工程学院四川成都610500 宝鸡石油机械有限责任公司陕西宝鸡721000

针对压裂泵泵阀冲蚀磨损严重的特点,利用CFD软件对泵阀阀隙流域进行流场仿真计算,得到不同泵阀升程、冲次、凡尔胶皮突出高度h_1和凡尔胶皮接触长度L的流场分布状态。结合压裂泵泵阀的失效机理,通过对计算结果中的流场状态分析表明:小... 详细信息

针对压裂泵泵阀冲蚀磨损严重的特点,利用CFD软件对泵阀阀隙流域进行流场仿真计算,得到不同泵阀升程、冲次、凡尔胶皮突出高度h_1和凡尔胶皮接触长度L的流场分布状态。结合压裂泵泵阀的失效机理,通过对计算结果中的流场状态分析表明:小升程下,阀隙流速最大;高冲次会提高流速和增大泵阀滞后高度;h_1的值越大,阀盘对阀座冲击越小,但阀隙最大流速增大,阀隙过流面积减小;L的值越小,阀盘对阀座冲击越大,但流速减小,且有利于减小泵阀的冲蚀磨损。

关键词：压裂泵泵阀冲蚀失效仿真计算

REAC出口管道腐蚀产物保护膜及冲蚀临界特性研究

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REAC出口管道腐蚀产物保护膜及冲蚀临界特性研究

作者：曹海彬浙江理工大学

学位级别：硕士

加氢反应流出物空冷器（简称REAC）系统长期受腐蚀性多相流的冲蚀作用,其失效具有明显的局部性、突发性和风险性。该系统的冲蚀失效存在着临界特性,通过腐蚀产物膜的流固耦合分析能实现冲蚀的定量计算,但实际冲蚀预测中因缺少保护膜的... 详细信息

加氢反应流出物空冷器（简称REAC）系统长期受腐蚀性多相流的冲蚀作用,其失效具有明显的局部性、突发性和风险性。该系统的冲蚀失效存在着临界特性,通过腐蚀产物膜的流固耦合分析能实现冲蚀的定量计算,但实际冲蚀预测中因缺少保护膜的性能指标、有效的冲蚀瞬态特性测试方法及冲蚀临界特性数据库,REAC系统冲蚀预测及失效防控技术始终未得到根本性的突破。本文针对REAC出口管道系统普遍存在的冲蚀失效现象,通过工艺过程分析及冲蚀机理研究,确定含硫污水为反应流出物的主要腐蚀相,研制旋转式单相流冲蚀实验装置,创新设计电化学测试系统,进行REAC出口管道系统的冲蚀模拟实验、腐蚀产物膜的性能测试与冲蚀临界特性实验研究。根据实际的腐蚀影响因素,通过改变含硫污水的NHHS浓度、温度、流速等参数,重点研究了20号碳钢表面腐蚀产物膜的性能及冲蚀临界特性的变化规律。研究结果表明NHHS浓度对保护膜的冲蚀性能有非常重要的影响:静态下,当NHHS浓度为6 wt%,温度介于40℃~ 60℃之间时,随温度的升高,腐蚀产物膜相对疏松,容易冲蚀;当NHHS浓度为8 wt%,温度为50℃时,随转速的提高,腐蚀产物膜缺陷增大,出现裂痕;在温度为50℃的流动状态下,NHHS浓度介于4 wt% wt%之间,随NHHS浓度的升高,腐蚀产物膜变得相对疏松,保护性能明显变差。冲蚀临界特性研究表明:NHHS浓度为8 wt%（原API控制指标）时腐蚀产物膜发生冲蚀破坏的临界转速介于50 rpm00 rpm之间,NHHS浓度为4 wt%（现NACE的控制指标）时腐蚀产物膜发生冲蚀破坏的临界转速介于150 rpm00 rpm之间。根据以上研究结果,为进一步提高REAC系统耐冲蚀的运行可靠性。本文建议将REAC系统NHHS浓度的控制指标由原来的8 wt%降为4 wt%。本论文的创新性工作:研发了旋转式单相流冲蚀实验装置和电化学测试系统,实现了腐蚀产物保护膜及冲蚀失效瞬态特性的研究;模拟REAC出口管道系统的腐蚀环境,研究了不同温度、NHHS浓度、流速等条件下,含硫污水介质中20号碳钢的腐蚀产物保护膜性能及冲蚀临界特性的变化规律。为REAC系统的冲蚀预测及安全评估提供了理论依据和技术支持。

关键词：加氢空冷系统冲蚀失效腐蚀产物膜特性冲蚀试验临界特性

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三通管道冲蚀泄漏流场数值模拟分析研究

三通管道冲蚀泄漏流场数值模拟分析研究

作者：彭方现中北大学

学位级别：硕士

近二十年来,由于国内工业化进程的加快,国内油气化工管道建设里程数突飞猛进,但管道在使用过程中由于冲蚀磨损造成的管道穿孔而发生的泄漏事故给企业生产和居民生活造成了严重的危害。因此,本文对管道系统中的典型管件—三通管(T型三通... 详细信息

近二十年来,由于国内工业化进程的加快,国内油气化工管道建设里程数突飞猛进,但管道在使用过程中由于冲蚀磨损造成的管道穿孔而发生的泄漏事故给企业生产和居民生活造成了严重的危害。因此,本文对管道系统中的典型管件—三通管(T型三通和Y型三通)在气固两相流下的冲蚀泄漏问题进行了模拟分析,其结果可为减缓管道冲蚀磨损和快速定位、封堵破损管道等提供参考依据。首先,阐述了国内外流体管道冲蚀泄漏流场的研究现状,并总结归纳了几种比较有影响的冲蚀理论和模型。然后,建立了三通管的冲蚀泄漏几何模型,并对其进行了网格划分及网格质量检查。其次,本文从气流流向、速度、质量流量、粒子直径、粒子形状和管件结构六个方面对含砂天然气三通管进行了CFD冲蚀磨损及流固耦合分析。结果表明:含砂天然气的流向不同时,三通管冲蚀磨损生成的部位、最大应力及最大形变的部位也不同。气流速度、质量流量、粒子直径和管道夹角对冲蚀磨损速率有促进作用,流速越大管道受到的应力和形变量也越大,但随着颗粒圆球度数值的增大,其所造成的最大冲蚀速率却是减小的。再次,从管内压力、泄漏孔面积和泄漏孔形状三个方面对T型三通管道基于小孔泄漏模型的泄漏过程进行仿真分析。结果表明:泄漏量、泄漏速率随管内压力、泄漏孔面积的增大而增大,但是当管内压力不断增大时,泄漏量和泄漏速率并不是线性关系,其增加的幅度是相对减小的。在相同管内压力下,泄漏孔面积相等时,圆形、正方形、三角形和长方形泄漏孔中泄漏流速呈递减排列。最后,搭建了T型三通泄漏实验装置,观测了气体管道基于小孔泄漏模型的泄漏过程,探究了小孔泄漏时泄漏速率在不同压力和泄漏孔面积下的变化规律,实验结果表明管道内压力和泄漏孔面积对泄漏量有促进作用。然后对比分析两种模拟方法所得的结果,从而证实了所建立模型与CFD仿真过程及结论的正确性。为研究减缓管道冲蚀泄漏的防护措施奠定重要的理论依据。

关键词：三通管道冲蚀失效泄漏流场 CFD 模拟分析

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酸水系统碳钢冲蚀规律及预测方法研究

酸水系统碳钢冲蚀规律及预测方法研究

作者：任海燕浙江理工大学

学位级别：硕士

炼油装置酸水系统冲蚀是原油劣质化、装置大型化、运行工况苛刻化发展过程中普遍存在的失效形式。特别是随着高硫、高酸、含氯等劣质原油加工比例的增加，酸水处理系统的流动腐蚀失效问题极为突出，严重威胁装置的长周期运行。针对酸水... 详细信息

炼油装置酸水系统冲蚀是原油劣质化、装置大型化、运行工况苛刻化发展过程中普遍存在的失效形式。特别是随着高硫、高酸、含氯等劣质原油加工比例的增加，酸水处理系统的流动腐蚀失效问题极为突出，严重威胁装置的长周期运行。针对酸水系统频繁出现流动腐蚀失效的现象，如何揭示其内在的失效机制并建立定量的失效预测方法，一直是学术界和工程界关注的焦点之一。本文以酸水汽提塔顶空冷出口管道的失效为研究对象，运用解剖分析、工艺模拟、流动状态计算相结合的研究方法，分析管件失效形貌，获得空冷器出口管道内多相流物性参数及腐蚀性介质的平衡分布规律，结合流动状态揭示空冷器出口管道系统冲蚀失效机理;针对酸水系统的腐蚀性介质组成，配制多相流腐蚀性介质，运用旋转式冲蚀实验装置采用Tafel极化曲线和SEM形貌分析法开展典型管材碳钢冲蚀规律研究，测试获得了NH4HS浓度、温度、H2S分压、氯离子含量及壁面剪切应力影响因素下碳钢的腐蚀产物膜特性及冲蚀特性，形成冲蚀实验数据库;结合冲蚀实验数据库，基于BP神经网络构建酸水系统的冲蚀速率预测模型，实现对酸水系统冲蚀速率的准确预测。研究结果表明：1）典型工况下空冷出口管道系统的NH4HS浓度高，流速快是引发管壁冲蚀减薄的主要原因;2）出口管道配置不平衡使多相流分布不均造成弯头外侧及上游内侧局部腐蚀严重，腐蚀性介质以不连续液膜形式流动，使得壁面腐蚀形貌为坑蚀;3）碳钢的冲蚀速率受腐蚀反应及腐蚀介质扩散双重因素的影响;4）腐蚀产物膜疏松、表面多孔、粘结性差使得壁面剪切应力高于特定值时，产物膜脱离材质基体而失去保护作用;5）采用冲蚀预测模型对已有实验结果进行预测，平均误差在8.63%以内，冲蚀模型预测精度高，可推广应用于其它条件下碳钢管材腐蚀速率预测。本文的创新之处在于：1）运用解剖分析、工艺仿真、流动状态计算手段，确定酸水系统冲蚀失效机理;2）结合产物膜特性和冲蚀特性研究，分析不同影响因素下冲蚀规律的内在影响机制;3）基于BP神经网络建立了酸水系统冲蚀预测模型。

关键词：酸水系统冲蚀失效工艺仿真冲蚀规律预测模型