在役热采注汽管线安全检测评估技术研究
随着近代各国工业对石油的消耗，目前易于开采的常规原油储量严重下降，所以为了满足石油的需求，人们开始着手开采较为困难的稠油。目前，在我国诸多稠油开采方式中，蒸汽吞吐和蒸汽驱达到90％以上的占比，采收率能达到30％左右，其开采原理是通过向油藏中注入高温高压水蒸气，加热稠油改善其流动性，同时释放热量的冷凝水还可以稀释稠油，从而实现开采。热采注汽管线作为蒸汽吞吐和蒸汽驱过程中的关键设备，其是否安全运行严重的影响着整个开采过程的安全与否。然而，这些管道长期处于运行温度高(300℃～380℃)、压力高且波动不稳、高腐蚀工作环境、弯管多等工况下，极易引起管道腐蚀失效、疲劳失效、蠕变失效以及材料的退化等，给稠油热采的安全生产带来了隐患。因此，为确保生产安全运行，国内各大油田企业内部也制定了一些热采管线安全检测规范，用以保证安全生产。然而，这些规范大部分都是以不多的现场使用和事故样本统计以及经验得出的最小使用次数为限制，安全系数过大且缺乏系统和明晰的科学依据。虽然可以起到避免过度使用而引发的安全事故，但是也造成了管材的浪费。因此，应根据我国稠油热采工艺的特点，结合管线材料性能等进行综合系统的研究，制定出符合我国热采管线安全运行的科学、系统的检测和评估标准。论文主要完成以下工作: (1)通过ANSYS仿真软件分析了热采注汽管线在实际运行过程中的强度，结果表明:热采注汽管线不存在强度失效。 (2)通过拉伸试验和金相试验研究材料13CrMo44在使用12个周期的前后室温和高温370℃下的机械性能、微观组织形貌。结果表明:服役过程中，由于材料13CrMo44长期处于370℃高温下，属晶粒开始变大，晶界密度降低，加之珠光体球化致使其强度有所下降，但仍满足现场工况下的强度要求;对370℃下，4个不同载荷下的蠕变试验数据进行拟合得到了Norton-Bailey模型，吻合度较高。 (3)通过腐蚀模拟试验研究两种现场工况下材料13CrMo44的腐蚀特性。结果表明:不加亚硫酸钠二次除氧时管线发生均匀的氧腐蚀;加亚硫酸钠二次除氧时管线发生硫腐蚀，以均匀腐蚀为主，并伴有局部点蚀。 (4)通过腐蚀失效分析、蠕变失效分析、疲劳失效分析以及冲蚀磨损研究四个方面对国内某油田在用热采注汽管线的服役寿命进行评估，结果表明:相较于腐蚀失效，其他失效方式对该热采注汽管线的影响很小，因此应以腐蚀失效作为主要失效方式进行该管线服役寿命的评估。
稠油开采;热采注汽管线;安全检测;评估标准
北京化工大学
硕士
机械工程
颜廷俊;张乃峰
2021
中文
TE934.407
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）