酸性環(huán)境中油井管鋼裂紋擴(kuò)展特性研究.pdf

1、在油氣井的開(kāi)采過(guò)程中，一般會(huì)利用酸化等工藝對(duì)油氣井進(jìn)行酸化處理以此來(lái)提高產(chǎn)量，使得原本偏酸性的油氣田酸性增強(qiáng)。這些酸性介質(zhì)對(duì)油井管鋼帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕損傷，同時(shí)服役的油井管鋼還承受著環(huán)空外壓、內(nèi)壓、彎曲、載荷以及扭矩等作用，酸性腐蝕介質(zhì)與外加載荷（交變載荷和靜載荷）的協(xié)同作用，產(chǎn)生腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕損傷，導(dǎo)致油井管鋼裂紋的萌生、擴(kuò)展甚至斷裂。因此，研究酸性環(huán)境中油井管鋼的裂紋擴(kuò)展速率，可有助于預(yù)測(cè)油井管鋼的剩余壽命。
　　本文主要研究

2、在不同酸性環(huán)境中油井管鋼分別發(fā)生腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕時(shí)的裂紋擴(kuò)展速率。首先，在腐蝕疲勞研究中，探索酸性溶液中H+濃度（PH=3、4、5）、加載頻率（5Hz與1Hz）、不同材質(zhì)(P110、13Cr)對(duì)油井管鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率 da/dN的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立腐蝕疲勞剩余壽命速率模型。其次，在應(yīng)力腐蝕研究中，采用慢應(yīng)變速率法，研究酸性溶液中H+濃度（PH=3、4、5）對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展特性的影響，以及不同PH值下對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子門檻值KI

3、scc的影響，分析應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率da/dt和應(yīng)力強(qiáng)度因子幅△K兩者之間的函數(shù)關(guān)系。得出以下結(jié)論：
　?。?）在腐蝕疲勞研究中，當(dāng)頻率為5Hz時(shí)，相比較于大氣環(huán)境與3.5wt％NaCl的腐蝕環(huán)境，偏酸性的3.5wt%NaCl明顯促進(jìn)了 P110油井管鋼腐蝕疲勞裂紋的擴(kuò)展，同時(shí)隨著酸性溶液中H+濃度的提高，由PH=5降為PH=3，裂紋擴(kuò)展速率有所提高。將頻率降為1Hz時(shí)，由于頻率的降低，加大了H+對(duì)P110的腐蝕損傷時(shí)間，促進(jìn)了

4、油井管腐蝕疲勞裂紋的擴(kuò)展。改變材質(zhì)，對(duì)于13Cr材質(zhì)油井管鋼，頻率均為1Hz時(shí)，相比較于大氣環(huán)境與3.5wt%NaCl的腐蝕環(huán)境，在含H+離子的3.5wt%NaCl環(huán)境中裂紋擴(kuò)展速率有所提高，隨著H+濃度的增加，裂紋擴(kuò)展速率有稍微降低，與P110油井管鋼相反。
　?。?）在應(yīng)力腐蝕研究中，將交變載荷設(shè)定為靜載荷進(jìn)行應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)，設(shè)定恒定的位移速率為5×10-5mm/s，P110油井管鋼在偏酸性的3.5wt%NaCl溶液中的應(yīng)力強(qiáng)度