可溶性铝合金油管设计、制备和腐蚀行为研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maqianjin123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
新疆塔河油田的缝洞型油藏具有“埋藏深、温度高、易漏失、裸眼段长”等特点,需采用分层酸压完井技术开采石油。分层酸压完井技术需要将钢管柱深下至裸眼井段,但由于封隔器解封失败、井壁坍塌等因素容易造成生产阶段钢管柱卡埋,修井难度大、费用高、成功率低,因此,希望将裸眼段完井管柱及封隔器设计为可溶材料,以实现完井期间工具有效封隔,后期生产时在高温地层水环境下溶解。本文尝试选用可在高温地层水环境下溶解的铝合金制造管材,首先基于高温载荷和容许尺寸,选用管材铝合金牌号和计算管材壁厚,并进行模拟工况加载试验进行验证;然后针对4小时的高温高压强酸作业,对铝管(内壁)进行表面处理,并进行模拟工况耐酸压实验验证;最后系统研究了饱和盐水中温度、压力及时间等对铝合金管材(外壁)的腐蚀行为,为实际研制油管提供理论和应用支撑。选定质轻、高温强度高、腐蚀性差、可钻的2024铝合金作为油管材料。通过固定芯头挤压法制备了外径110mm、壁厚32mm、长度3m的油管管材。160℃下的静态力学测试表明,油管的屈服强度稳定330MPa左右,抗拉强度稳定在450MPa左右;依据强度和完井尺寸要求,经理论计算设计油管的尺寸为外径101.6mm、壁厚10mm;模拟实际工况试验表明:在拉力60t、内压50MPa、温度160℃等复合加载条件下,10mm或者15mm壁厚规格的油管均未发生变形。选定了三种耐高温酸蚀的表面处理方式:化学镀Ni-W-P、微弧氧化+热喷涂聚四氟乙烯、电镀银。试片级耐高温(100℃)强酸(20%HCl)实验结果表明,电镀银和微弧氧化+热喷涂聚四氟乙烯这两种表面涂层,在100℃、20%HCl条件下,4小时后试片质量仅损失1%左右。电镀银管材模拟实际工况验证实验表明,在100℃、30MPa、20%HCl条件下,5小时后试片质量仅损失0.5%左右。电镀银可推荐为实际油管制备的表面处理技术。不同温度、不同压力条件下,2024铝合金在饱和盐水中的失重规律研究结果表明,均匀腐蚀对温度有强烈的依赖性,温度越高,均匀腐蚀越严重,但随着腐蚀时间的延长,均匀腐蚀会逐渐减慢并最终达到一个稳定值。均匀腐蚀对压力存在依赖性,压力越大,均匀腐蚀越严重,随着腐蚀时间的延长,压力对于均匀腐蚀的影响有所变化,随着压力增加,均匀腐蚀先增加后降低。比较而言,温度是影响腐蚀失重的主要因素。经估算,外径101.6mm、壁厚10mm、长度9.5m的铝合金油管在实际工况下完全降解约需要3年。不同温度下,2024铝合金在饱和盐水中长时间浸泡的动电位极化曲线均出现了明显的“拐点”,材料发生了钝化现象。温度越高、钝化现象越快发生,但腐蚀电流越大。25℃和80℃下的腐蚀规律是一致的,浸泡初期(24小时内),腐蚀电流很小,随着浸泡时间的延长,腐蚀电流逐渐增加,腐蚀加剧。不同温度下,2024铝合金在饱和盐水中长时间浸泡的电化学阻抗谱测试拟合结果表明,浸泡初期(24小时内),主要是致密钝化膜形成并起到抑制腐蚀的作用;随着浸泡时间的延长,外层钝化膜发生破裂,内层形成新的膜层,继续起到物理阻隔的作用来抑制腐蚀。80℃下外层钝化膜的破坏要强于25℃且钝化膜内层的再阻挡作用也弱于25℃。XRD和XPS分析结果表明,钝化膜外层主要是氧化铝,内层主要是Al(OH)3和AlOOH。
其他文献
稀土掺杂上转换材料因其具有独特的上转换发光行为而在军事、航空航天和生物等诸多应用领域备受关注。目前高品质稀土掺杂上转换材料的制备方法存在操作繁琐且产量偏低的问题。因此,探索一种简单有效的制备高品质稀土掺杂上转换材料的方法对上转换材料的应用具有实际应用价值。本论文的研究共包含三个部分。首先对以乙二酸二乙胺或柠檬酸钠为络合剂制备微米级NaYF4:Yb3+/Er3+进行了研究。对水热反应温度、表面活性剂
2195铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高耐蚀性及可焊性等优势,在航空航天领域具有广阔的应用前景。但是,目前2195铝锂合金的研究和应用主要以轧制板材为主,针对其挤压型材的研究相对较少,尤其缺乏2195铝锂合金挤压成形工艺的相关研究,严重限制了该合金的应用范围。本课题针对某企业对高性能2195铝锂合金型材的迫切需求,开展该合金挤压成形工艺与组织性能研究,为2195铝锂合金挤压型材制备奠定理
非芳香性有机发光化合物因其对于揭示生物体自发光具有重要作用,且由于具有良好的生物相容性和成本低等优势在生物影像、防伪及化学与生物传感器领域具有重要的潜在应用价值,因而得到了越来越多研究者的关注。非芳香性化合物的发光可以用簇聚诱导发光的性质进行合理的解释,但由于聚合物的结构不明确,无法清晰地阐明这类化合物本征发光与具体结构存在的联系。此外,纯有机芳香性化合物在获得室温磷光性质方面由于系间窜越(ISC
近年来,超材料吸波器由于在隐身、电磁防护、电磁干扰抑制、能量收集、热发射器、超透镜、辐射冷却以及微型天线等诸多方面的大量应用得到了广泛研究。然而,传统的超材料吸波结构大多为基于金属或全介质材料的硬质基体,一方面,金属和全介质材料使得吸波器成本较高。另一方面,硬质结构使得它们一般缺少柔性,从而难以实现期望形状的吸波器。此外,它们的电磁特性固定,难以满足复杂变化应用的需求。因此,对基于廉价柔性介质并具
单壁碳纳米管因其独特的一维分子结构和优异的力学、热学、电学以及光学性质而成为近些年的研究热点。因手性指数的差异,单壁碳纳米管包含多达200种不同结构。由于结构依附的能带结构,不同结构的碳纳米管将展现出不同的电学性质。这些不同的结构体给碳纳米管带来了丰富的电学性质,同时对区分某一手性指数的碳纳米管并将其付诸实际应用带来难题。因此,对碳纳米管手性的探测具有很大的应用价值和科学研究意义。本论文发展了一种
界面系统中的热输运问题一直以来都是最具挑战性的问题之一。一方面,人们长久以来对界面系统中声子输运特性的研究是不充分的。另一方面,界面热阻的存在也确实为设计具有较低热导率的材料提供了更多的自由度。本文首先基于平衡分子动力学,利用非简谐声子理论对声子在非简谐界面系统中的输运问题进行了分析并提出了一种可以计算出非线性晶格中基于频率的界面透射系数的方法。此法可以有效地处理有限温度下的声子重构正态化问题。与
人类对石油资源的需求与日俱增,海洋已逐渐取代陆地成为石油资源的主要勘探开发区。隔水管作为海洋油气开发工程的关键设备,可能在洋流作用下因产生涡激振动而受到破坏,影响正常的钻井工作甚至带来生命财产损失。因此本文以正服役于南海油气开发工程的某实尺寸钻井隔水管系统为研究对象,对包含多尺寸、不规则排布附属管的多圆柱系统进行数值模拟,分析讨论了在不同来流攻角、约化速度和圆心间距下附属管对其绕流和涡激振动特征的
氧化锌(ZnO)纳米线是重要的纳米功能材料,应用前景十分广泛。低温水热方法合成ZnO纳米线,具有工艺条件简单、成本低廉、易于实现大面积沉积和批量化生产的特点,一直受到广泛的重视。为了在更多种类型的基底上沉积ZnO纳米线,拓宽其应用范围,学术界引入“两步法”,其中,种子层的制备是两步水热法的关键步骤。优质的种子层能减小纳米线和基底之间的晶格失配,提高后序水热法工艺的沉积效果,增强对基底的适应性,进而
21世纪以来,陆地自然资源的过度开发和枯竭已经成为人类面临的巨大挑战,而海洋蕴涵着丰富的油气资源,正成为人类开发利用的重点。而开发海洋的工程装备在海洋环境下的稳定性和安全性是工程人员关注的话题。半潜式超大浮体和海洋平台的水下部分与波浪的相互作用可以简化成波浪与浸没板的相互作用,同时为保护海岸线和近海工程结构物免遭波浪侵蚀而设置的消波堤和人造岛礁与波浪的相互作用也可以简化成波浪与浸没板的相互作用。本
当前工业界对于结构散热性能有极高的需求,点阵结构、翅片结构等包含大量细密尺寸特征的构型形式,具有轻质、比刚度高、表面积大等特点,常应用于散热、承载结构的轻量化设计。结构拓扑优化是设计此类构型的有效手段,经优化获得的构型因其复杂的拓扑构造采用传统机械加工方式难以制造。近年来增材制造技术的快速发展为加工此类结构提供了有效途径。本文提出一种基于子结构凝聚理论的多层级拓扑优化方法,用于设计面向增材制造、包