静载、振动与腐蚀作用下H2S/CO2气井完井管柱螺纹密封面的力化学损伤机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    51774249
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0401.油气井工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Recently, the problem of well integrity of H2S/CO2 gas well has been particularly acute. Annular abnormal pressure usually occurs in most wells, which may be caused by the sealing failures of screw thread. Therefore, one of the basic theoretical problems in well integrity field is to study the failure mechanism of thread seals. The project intends to establish a thread contact mechanical model based on the contour characteristics of sealing surface, studying the influence of static load and vibration load on the contact area stress and deformation of thread sealing surface, and revealing the mechanical mechanism of reducing the sealing ability of sealing surface of thread under the action of vibration load. In addition,the project, adopting the dynamic sealing experiment method, studies the influence law of different load types on thread seal performance, microstructure of sealing surface and tissue evolution, which reveals the micro mechanism of thread sealing surface damage. In addition, damage law of sealing surface and its influence on sealing performance under the combined action of corrosion and stress would be studied using the HPHT circulation flow simulation, electrochemical measurement and full-sized structural components test so as to clarify the interaction mechanisms among microstructure damage, stress state and corrosion. The results would break the evaluation criterion of API /ISO only with statics index, and further complete the existing thread evaluating system, thus providing theoretical reference for the optimal design, manufacture and application of premium thread sealing structure.
当前高温高压H2S/CO2气井井筒完整性问题尤为突出,大量气井出现环空带压,其原因多为完井管柱螺纹的密封失效,弄清螺纹密封失效的机理是井筒完整性研究领域寇待解决的基础理论问题之一。项目拟建立基于密封面表面轮廓特征的螺纹接触力学模型,研究静载和振动载荷对螺纹密封面接触区域应力和形变的影响规律,揭示振动载荷作用下螺纹密封面密封能力降低的力学机理;采用动态密封实验方法研究不同载荷类型对螺纹密封性能、密封面微观形貌及组织演变的影响规律,揭示螺纹密封面损伤的微观机制;利用高温高压腐蚀模拟、电化学测试和全尺寸构件实验方法研究应力和腐蚀共同作用下密封面的损伤规律及其对密封性能的影响,揭示应力状态、腐蚀和组织损伤的交互作用机制,打破API/ISO标准仅从静力学角度评估螺纹密封性的作法,完善现有螺纹密封性能评价指标,为气密封螺纹密封结构的优化设计、制造和使用提供新的理论依据。

结项摘要

当前高温高压H2S/CO2气井井筒完整性问题尤为突出,大量气井出现环空带压,原因多为完井管柱螺纹的密封失效,其与密封面结构、承受载荷、腐蚀环境和材质因素密切相关。项目主要从应力状态、组织演变、腐蚀损伤等方面研究了完井管柱螺纹接头密封面的损伤机理,主要内容包括:①基于典型气密封螺纹密封面微观轮廓特征和分形几何原理,建立了螺纹接头密封特性分析的有限元力学模型,研究了静载和振动载荷下的螺纹密封面接触力学行为,分析了拉伸、内压、弯曲等载荷对螺纹密封面接触区域应力和形变的影响规律;②创建了载荷与腐蚀环境耦合工况下油井管螺纹接头密封面腐蚀和密封性能评价装置及方法,实验研究了应力状态、接头材质、缝隙对螺纹密封面材料组织演变、损伤及密封性能的影响规律,分析了内压、拉伸等载荷作用下螺纹密封面失效的力学机理;③设计专用夹具,采用电化学法和高温高压釜测试,研究了弹塑性应力、螺纹缝隙、CO2/H2S服役环境(氢渗透、温度、H2S含量)耦合条件下螺纹密封面失重腐蚀和电化学腐蚀动力学规律,在介观尺度下观测了密封面腐蚀的微观形貌变化和损伤特征;④研究了螺纹密封面应力状态、缝隙和腐蚀的交互作用规律,分析了应力和腐蚀共同作用下密封面组织损伤特征及其对螺纹接头密封性能的影响。项目揭示了H2S/CO2气井完井管柱螺纹密封面的力化学损伤机制,为气密封螺纹密封结构的优化设计、制造和使用提供新的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(1)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(1)
专利数量(23)
S135钻杆接头缺口疲劳行为研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    石油钻探技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李皓;曾德智;高定祥;刘飞;田刚;施太和
  • 通讯作者:
    施太和
高强度HY级抽油杆在含硫工况下的环境敏感断裂评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    断块油气田
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈昂;于会永;田刚;李皓;张海鑫;曾德智
  • 通讯作者:
    曾德智
西部某凝析气井P110钢级油管腐蚀断裂的失效分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    材料保护
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张江江;曾德智;彭政德;陈 朝;曾 凤
  • 通讯作者:
    曾 凤
塔河油田某注采井生产油管腐蚀失效分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    石油与天然气化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚彬;郭玉洁;曾文广;张江江;曾凤;曾德智
  • 通讯作者:
    曾德智
Analysis of corrosion failure and materials selection for CO2–H2S gas wel
CO2·H2S气井腐蚀失效分析及材料选择
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Natural Gas Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dezhi Zeng;Baojun Dong;Feng Zeng;Zhiming Yu;Wenguang Zeng;Yujie Guo;Zhengde Peng;Ye Tao
  • 通讯作者:
    Ye Tao

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其他文献

深部泥岩地层扭力冲击器钻井钻头优选研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    钻采工艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯子旭;李双贵;贾晓斌;邓文良;曾德智
  • 通讯作者:
    曾德智
高温高压高CO2环境中橡胶O型圈的腐蚀损伤实验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    崔庆武
橡胶O型圈耐CO2腐蚀测试及适用性评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西南石油大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾德智;李坛;雷正义;曹大勇;施太和
  • 通讯作者:
    施太和
含硫气井套管变形与修整对其性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国科技论文
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵理云;李国平;赵军;曾德智;张智;施太和
  • 通讯作者:
    施太和
非均布载荷下套管抗挤强度计算方程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Oil & Gas Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林元华;曾德智;朱红钧
  • 通讯作者:
    朱红钧

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曾德智的其他基金

腐蚀与脉动冲击载荷共同作用下超高强度钻具疲劳损伤行为与控制机制研究
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    2010
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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