石油管工程文集

內(nèi)容概要

　　《院士著作：石油管工程文集》精選了李鶴林院士關(guān)于石油管工程的論文67篇，其中20多篇為第一次公開出版。主要包括綜述、油井管與管柱力學(xué)、油氣輸送管與管線力學(xué)、石油管的環(huán)境行為、石油管失效分析與預(yù)測預(yù)防、石油管材標準化，集中反映了李院士在石油管工程方面的科研成果，具有較高的學(xué)術(shù)價值?！　　对菏恐鳎菏凸芄こ涛募房晒氖率凸芄こ痰目蒲?、管理人員及相關(guān)院校師生閱讀參考。

作者簡介

　　李鶴林，男，石油機械材料工程與石油管工程專家，高級工程師（教授級），中國工程院院士。1937年7月出生于陜西省南鄭縣。1956年至1961年在西安交通大學(xué)機械工程系金屬材料及熱處理專業(yè)學(xué)習(xí)。1961年至1964年在石油工業(yè)部鉆采機械研究所任技術(shù)員。1964年至1988年在石油工業(yè)部第一機械廠（寶雞石油機械廠）任技術(shù)員、工程師、高級工程師，廠研究所副主任工程師兼材料研究室主任，廠中心實驗室主任、冶金研究所所長，廠副總工程師（總冶金師）。1981年至1988年兼任石油工業(yè)部石油專用管材料試驗中心（后改稱石油管材試驗研究中心）主任。1988年至1990年任石油工業(yè)部石油管材研究中心（1988年5月更名為中國石油天然氣總公司石油管材研究中心）常務(wù)副主任兼總工程師。1990年至1993年任中國石油天然氣總公司石油管材研究中心主任、黨委書記。1993年10月至2002年1月任中國石油天然氣總公司石油管材研究所（2000年更名為中國石油天然氣集團公司管材研究所）所長、黨委書記。2002年2月至今任中國石油天然氣集團公司管材研究所（2010年5月更名為石油管工程技術(shù)研究院）高級顧問。 在石油工業(yè)部鉆采機械研究所和寶雞石油機械廠工作期間，主要從事石油機械用鋼研究，主持研制了高強度高韌性結(jié)構(gòu)鋼、高強度鑄鋼、無鎳低鉻無磁鋼、高強度公錐用鋼、高鉻耐磨鑄鐵等10余種新材料和幾種表面強化工藝，使一批石油機械產(chǎn)品躍居國際先進水平。《高強度高韌性結(jié)構(gòu)鋼》、《無鎳低鉻無磁鋼》、《輕型吊環(huán)、吊卡、吊鉗》、《液壓防噴器》等4項成果，1978年獲全國科學(xué)大會重大科技成果獎（前三項排名第1，第4項排名第4）?！秾毷茊伪鄣醐h(huán)》、《鉆井泥漿泵雙金屬缸套》1985年獲首屆國家科技進步獎三等獎（均排名第1）。這個階段出版了《石油機械用鋼手冊》，發(fā)表論文40余篇。

書籍目錄

自序：我的“石油管工程”情結(jié)    綜述“石油管工程”的研究領(lǐng)域、初步成果與展望“石油管工程”概論石油工業(yè)與“石油管工程”高性能鋼鐵材料與“石油管工程”石油工業(yè)對石油管的技術(shù)要求與對策我國石油鋼管的發(fā)展現(xiàn)狀與展望“石油管工程”是管材研究所健康發(fā)展的必由之路一在慶祝管材研究所建所20周年大會上的講話（節(jié)選）以“石油管工程”的豐碩成果為“西氣東輸”提供技術(shù)支持和服務(wù)——在中國石油天然氣集團公司2001年科技工作會議上的發(fā)言從“材料科學(xué)與工程”到“石油管工程”——在西安交通大學(xué)“院士與全校師生代表對話會”上的發(fā)言    油井管與管柱力學(xué)油井管發(fā)展動向及若干熱點問題油井管發(fā)展動向及高性能油井管國產(chǎn)化芻議我國油井管產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向高性能油井管的需求與發(fā)展油井管供需形勢與對策Failure analysis of drill pipe and influence of internal contour On service life Of drill pipe提高鉆柱安全可靠性和使用壽命的途徑鉆桿接頭和轉(zhuǎn)換接頭材料及熱處理工藝研究鉆桿用鋼在復(fù)合型載荷作用下彈塑性斷裂行為研究井下工具和鉆柱構(gòu)件的選材及熱處理中的幾個問題油層套管射孔開裂及其預(yù)防措施的研究套管強度設(shè)計計算幾個問題的討論射孔作業(yè)對井下套管柱強度的影響    油氣輸送管與管線力學(xué)油氣輸送鋼管的發(fā)展動向及國產(chǎn)化探討天然氣輸送鋼管研究與應(yīng)用中的幾個熱點問題關(guān)于西氣東輸管線和鋼管的若干問題油氣輸送鋼管的發(fā)展動向與展望管線鋼及鋼管的研究進展與發(fā)展方向螺旋縫埋弧焊管與直縫埋弧焊管對比評價低碳超低碳微合金化管線鋼的顯微組織微合金管線鋼中的鐵素體類型及有效晶粒尺寸X80管線鋼的成分、性能及組織分析油氣管道失效控制技術(shù)高壓輸氣管線延性斷裂與止裂的研究進展油氣管道基于應(yīng)變的設(shè)計及抗大變形管線鋼的開發(fā)與應(yīng)用西氣東輸二線高強韌性焊管及保障管道安全運行的關(guān)鍵技術(shù)西氣東輸管線延性斷裂與止裂控制研究西氣東輸和西氣東輸二線管道工程的幾項重大技術(shù)進步The FEM Simulation and Full—scale Burst Tests for Crack Deceleration in Gas Pipeline    石油管的環(huán)境行為油氣田腐蝕類型、特點及幾個重要研究領(lǐng)域含H2S／C昕環(huán)境中石油管材的腐蝕行為及耐蝕鋼與合金油氣采集儲運過程中腐蝕現(xiàn)狀及典型案例模擬H2S／CO：環(huán)境中N80鋼的腐蝕影響因素研究預(yù)測C02腐蝕速率的新模型N80鋼CO：腐蝕產(chǎn)物膜研究溫度對P110鋼CO：腐蝕行為的影響多相流管線腐蝕泄漏時的水動力學(xué)特性分析Effect of Temperature on Anodic Behavior of 13Cr Martensitic Steel in CO2 Environment    石油管失效分析與預(yù)測預(yù)防失效分析的任務(wù)、方法與展望石油管材與裝備的失效分析及預(yù)防加強應(yīng)用基礎(chǔ)研究，提高石油管材失效分析預(yù)測預(yù)防水平石油管材失效分析與預(yù)防的回顧及展望油氣管道失效分析與完整性管理失效分析與安全生產(chǎn)失效的預(yù)測預(yù)防石油鉆柱失效分析及預(yù)防措施某管線試壓爆破原因分析G105鉆桿斷裂分析N80套管破裂失效分析及反饋油、套管失效分析綜述V150套管接箍破裂原因分析某天然氣管線輸氣站爆炸事故分析套管的運輸疲勞破壞彌散型腐蝕損傷管道剩余壽命預(yù)測方法    石油管標準化正確理解和采用API標準石油專用管的內(nèi)控標準及補充技術(shù)條件借鑒API標準制修訂程序和方法提高我國標準化水平正確理解和執(zhí)行標準規(guī)范，選好用好油井管后記

章節(jié)摘錄

　　在石油工業(yè)的勘探、開發(fā)、儲運過程中，采用先進的工藝方案、增產(chǎn)措施都受到石油管的力學(xué)和環(huán)境行為的嚴重制約。提高鉆速是強化鉆井、降低成本的關(guān)鍵措施。但長期以來，鉆井設(shè)計和施工作業(yè)顧及鉆柱的強度和壽命，致使提高鉆速的措施嚴重受限。國內(nèi)新建的輸送管，由于受所用鋼管強度限制，輸送壓力不高，輸送效率低，并且中間加壓泵站多，投資大。早期管線的輸送壓力為3.9～4.6MPa，近年來大多數(shù)管線也僅提高到6.4MPa，泵站間距約為60km。而發(fā)達國家輸送管線壓力可達8～12MPa，泵站間距80～100km，輸送效率、用鋼量、泵站投資等綜合經(jīng)濟效益指標大大優(yōu)于國內(nèi)?！　?.2.3石油管失效損失巨大，其安全可靠性和使用壽命對石油工業(yè)關(guān)系重大　　石油管工況條件惡劣。例如油管柱和套管柱通常要承受幾百甚至上千大氣壓的內(nèi)壓或外壓，幾百噸的拉伸載荷，還有溫度及嚴酷的腐蝕介質(zhì)的作用。1985年以前，我國每年僅鉆柱斷裂掉井事故即達1000起左右。據(jù)國際鉆井承包商協(xié)會（IADC）統(tǒng)計，每起鉆柱斷裂事故平均直接損失為10.6萬美元。鉆柱和套管柱損壞有時會導(dǎo)致油井報廢。我國西部油田一口油井的成本達幾千萬元人民幣。套管的壽命直接決定油井壽命，油井的壽命又決定了油田壽命。油氣輸送管的事故多是災(zāi)難性的。例如1989年發(fā)生在前蘇聯(lián)烏拉爾山地區(qū)的一次天然氣輸送干線泄漏引爆，導(dǎo)致1024人傷亡。石油管的安全可靠性、使用壽命和經(jīng)濟性對石油工業(yè)關(guān)系重大?！　?.石油管服役條件和失效模式　　構(gòu)件的服役條件包括：載荷的性質(zhì)（靜載荷、沖擊載荷、交變載荷、局部壓入載荷等），加載次序（載荷譜），應(yīng)力狀態(tài)（拉、壓、彎、扭、剪切及其復(fù)合），以及工作溫度和接觸介質(zhì)等。構(gòu)件在特定的服役條件下發(fā)生變形、斷裂、表面損傷等而失去原有功能的現(xiàn)象稱為失效。失效模式是指失效的表現(xiàn)形式，一般可理解為失效的類型?！　°@柱、套管柱、油管柱和油氣輸送管線的服役條件和失效模式有較大的差別，現(xiàn)分述如下。　　2.1鉆柱　　鉆柱作業(yè)時，其工作狀態(tài)可大致歸納為起下鉆和正常鉆進兩種。起下鉆時，由于自重，鉆柱承受軸向拉力，其值越接近井口越大。因井眼內(nèi)鉆井液浮力的作用，下部一段鉆柱受到軸向壓應(yīng)力，同時使上部鉆柱的拉伸應(yīng)力減小。在正常鉆進過程中，下部鉆柱承受軸向壓力。轉(zhuǎn)盤鉆井時，鉆柱處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，承受扭矩和離心力。在軸向壓力和離心力共同作用下，鉆柱發(fā)生彎曲。彎曲的鉆柱在鉆井過程旋轉(zhuǎn)便產(chǎn)生了交變彎曲應(yīng)力。在井眼偏斜、方位變化大的情況下，鉆柱承受的交變彎曲應(yīng)力很大?！　〕惺芾?、彎、扭載荷外，鉆柱還承受強烈的振動（包括縱振、扭振、橫振）。同時，鉆柱內(nèi)壁受高壓、高速鉆井液的沖刷，外壁受套管或井壁的摩擦。起下鉆作業(yè)中的猛提猛剎，產(chǎn)生較大的沖擊載荷，容易使鉆柱瞬時超載。此外，腐蝕介質(zhì)、溫度、井下壓力等也都是不可忽視的服役條件?！　≡谏鲜鐾庠诜蹢l件下，鉆柱的失效模式主要有如下幾種。　　2.1.1過量變形　　是由于工作應(yīng)力超過材料的屈服強度所致。如鉆桿接頭螺紋部分的變形伸長（圖3），鉆桿管體的彎曲及扭曲（圖4）?！　?.1.2斷裂　　包括過載斷裂、低應(yīng)力脆斷、應(yīng)力腐蝕破裂、疲勞和腐蝕疲勞斷裂等。在鉆柱失效事故中，斷裂失效比例最大，危害也較嚴重?！　。?）過載斷裂。工作應(yīng)力超過材料的抗拉強度所致。如遇卡提升時鉆桿薄弱環(huán)節(jié)（如焊縫熱影響區(qū)）的斷裂（圖5）及蹩鉆時鉆桿管體折斷（圖6）。　　……

編輯推薦

《石油管工程文集》精選了李鶴林院士關(guān)于石油管工程的論文67篇，其中20多篇為第一次公開出版。主要包括綜述、油井管與管柱力學(xué)、油氣輸送管與管線力學(xué)、石油管的環(huán)境行為、石油管失效分析與預(yù)測預(yù)防、石油管材標準化，集中反映了李院士在石油管工程方面的科研成果，具有較高的學(xué)術(shù)價值。

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