超深井高强度油套管钢环境断裂的细观力学参数表征研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51504207
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0401.油气井工程
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:练章华; 郭建华; 刘健; 周兆明; 张颖; 张强; 于浩; 但晗;
- 关键词:
项目摘要
During the exploration and exploitation of ultra-deep, high pressure, high temperature and high sulfur gas filed, the high-strength steel resistant from sulfur corrosion will have to be used for well construction to avoid disastrous accidents resulting from hydrogen brittleness fracture of tubing and casing. However, there is a problem to be solved urgently, how to evaluate the fracture properties of high-strength steel in the H2S environment. At present, there is not yet quantitative relation between the microstructure of material and its fracture properties, and only experiment study is applied to judge whether it will fracture at specified conditions. This project will firstly set up the constitutive relationship and fracture toughness and tension model of the high-strength steel in the H2S environment according to experiment data. Then, the microstructure information of steel will be observed by the means of Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM) and Transmission Electron Microscope (TEM). With the help of computer image recognition technique and statistics methods, microstructure model will be built up with irregular size and statistical distribution of inclusion and the third phase intercrystalline sediments. Based on the Mesomechanics theory, Representative Volume Element (RVE) of high-strength steel will be built up, which research on the impact with microstructure information to material macroscopic strength and fracture toughness. Applying eXtended Finite Element Method (XFEM) theory, the process of cracking and crack growth of Representative Volume Element RVE) in the H2S environment will be reproduced. Comparative analysis of the results of simulation and experimental data, the representation model of material Mesomechanics parameter to the macroscopic properties will be built up. The result of this project will create a great and direct value to improve performance of anti-sulfur steel properties and form a new method to research on fracture criterion.
“超深三高”气田的勘探开发必须采用高强度抗硫钢油套管建井以避免由于H2S环境断裂造成灾难性事故,如何评价高强度钢环境断裂和开发满足超深井抗硫油套管是当前亟待解决的问题,然而目前只能通过实验判定其断或不断,没有建立材料微观结构与其H2S环境断裂性能的定量关系。本项目首先借助ESEM和TEM研究不同钢材细观结构,建立钢材夹杂物、晶体缺陷和微裂纹的含量、尺寸和不规则分布等参数的统计细观力学模型和细观尺度代表性体积单元力学数学模型;然后应用TEM研究高强度钢慢应变速率拉伸应力腐蚀的细观尺度变化过程,在此基础上开展代表性体积单元在H2S环境断裂数值试验,再现其开裂和裂纹扩展过程,分析影响钢材环境断裂的细观尺寸临界值和分布函数;最后对比分析实验数据和数值模拟结果,建立材料晶体缺陷等细观参数对宏观环境断裂性能的表征模型。研究成果为更高强度抗硫钢研发和形成新的H2S环境断裂判据研究具有重要理论意义。
结项摘要
本项目针对含夹杂物和微裂纹的高强度钢开展了大量宏观、细观实验和数值试验断裂失效研究,认识到了高强度钢夹杂物和微裂纹等细观结构及其在外力作用下影响宏观断裂性能的机理,明确了微裂纹和杂质在考虑氢压的H2S环境的断裂失效过程,建立了细观结构参数与宏观环境断裂性能的关系,为H2S环境高强度钢断裂评价和应用奠定了理论基础。通过项目研究在国内外发表学术文章29篇,其中SCI 收录14 篇,授权发明专利和实用新型专利20件,参与出版专著1部,参加国际学术会议10次,培养硕士5人和博士3人,资助4名研究人员赴国外访问及联合培养。研究成果为更高强度抗硫钢研发和形成新的H2S环境断裂判据研究具有重要理论意义。
项目成果
期刊论文数量(29)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(20)
Evaluation of casing integrity defects considering wear and corrosion - Application to casing design
考虑磨损和腐蚀的套管完整性缺陷评估 - 在套管设计中的应用
- DOI:10.1016/j.jngse.2016.01.029
- 发表时间:2016-02-01
- 期刊:JOURNAL OF NATURAL GAS SCIENCE AND ENGINEERING
- 影响因子:--
- 作者:Lin, Tiejun;Zhang, Qiang;Liu, Yonghui
- 通讯作者:Liu, Yonghui
气体钻与泥浆钻全井段套管磨损对比研究
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:中国安全生产科学技术
- 影响因子:--
- 作者:张强;练章华;林铁军;肖洲
- 通讯作者:肖洲
井架主梁缺陷的随机有限元及扩展有限元分析
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:计算机应用与软件
- 影响因子:--
- 作者:练章华;许定江;林铁军;敬佳佳;周兆明;万夫
- 通讯作者:万夫
ABAQUS软件在油气井工程中的应用及分析
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:断块油气田
- 影响因子:--
- 作者:许定江;练章华;林铁军;邓子麒
- 通讯作者:邓子麒
A study on casing deformation failure during multi-stage hydraulic fracturing for the stimulated reservoir volume of horizontal shale wells
页岩水平井增产储量多级水力压裂套管变形破坏研究
- DOI:10.1016/j.jngse.2015.02.028
- 发表时间:2015-03-01
- 期刊:JOURNAL OF NATURAL GAS SCIENCE AND ENGINEERING
- 影响因子:--
- 作者:Lian, Zhanghua;Yu, Hao;Guo, Jianhua
- 通讯作者:Guo, Jianhua
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其他文献
注采不平衡与套损力学机理研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:钻采工艺
- 影响因子:--
- 作者:罗泽利;练章华;李长平;林铁军;何勇
- 通讯作者:何勇
油套管特殊螺纹密封面微观泄漏机制研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:润滑与密封
- 影响因子:--
- 作者:张颖;练章华;周谧;林铁军
- 通讯作者:林铁军
裂缝气液重力置换的流动实验及仿真
- DOI:10.11776/cjam.37.01.a037
- 发表时间:2020
- 期刊:应用力学学报
- 影响因子:--
- 作者:戴成;李皋;肖东;李永杰;林铁军;李泽
- 通讯作者:李泽
水平井油管柱射孔振动的有限元分析
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:石油钻采工艺
- 影响因子:--
- 作者:练章华;林铁军;刘健;乐彬;陈举芬;徐月霞;杨涛
- 通讯作者:杨涛
水平井不同完井方式下产能预测方法研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:特种油气藏
- 影响因子:--
- 作者:刘健;练章华;林铁军
- 通讯作者:林铁军
其他文献
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