油田热采注汽管道剩余寿命预测技术研究

摘要

注蒸汽管道寿命评估是近几年提出来的，稠油井注汽管道是热采锅炉向井内输送饱和蒸汽的必经通道，其失效情况比较严重。当前管道大都已进入其寿命的中后期，因此对管道的剩余寿命预测技术进行研究对于制定管道的运行、维修、更换等决策具有重要的意义。 本研究主要采用概率统计与腐蚀速率结合的方法对在役油田热采注汽管道进行剩余寿命预测。首先，分析了注汽管道管内腐蚀缺陷的类型及腐蚀机理并将腐蚀缺陷分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点腐蚀三大类，建立了相应的几何形态模型。其次，根据腐蚀影响因素的复杂性及缺陷的发生和发展的不确定性，从概率统计的角度出发对管段的剩余寿命进行统计分析，找出其统计规律。再次，以电化学理论为基础对管道的管内电化学腐蚀速率进行了讨论，建立了不同腐蚀类型的腐蚀速率电化学模型。然后，建立了基于灰色理论的腐蚀速率预测模型。最后，通过对管道进行剩余强度评价，从缺陷深度、轴向和环向三个方向对缺陷尺寸进行了校核，确定了缺陷的极限腐蚀尺寸。在腐蚀速率电化学模型和剩余强度评价的基础上，采用相应的预测步骤确定了不同腐蚀类型缺陷的剩余寿命。这种基于腐蚀速率的预测方法是本文研究的重点内容。在考虑现场具体情况的前提下，编制了相应的剩余寿命预测软件。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章 绪论

1.1问题的提出及意义

1.2国内外管道剩余寿命研究现状

1.3注汽管道失效分析现状

1.3.1注蒸汽管道的韧性、脆性、疲劳失效

1.3.2溶解氧腐蚀与失效

1.3.3氢脆腐蚀失效

1.4研究内容及方法

第二章 管道腐蚀剩余寿命分析与预测

2.1注汽管道的腐蚀因素分析

2.2溶解氧腐蚀原理

2.3腐蚀剩余寿命预测理论模型

2.3.1 几何模型

2.3.2建立电化学模型

2.4腐蚀剩余寿命预测方法研究

2.4.1基于概率统计的预测方法

2.4.2基于腐蚀速率的预测方法

2.4.3概率统计与腐蚀速率结合的方法

第三章 腐蚀剩余寿命概率统计预测

3.1腐蚀管道剩余寿命的影响因素分析

3.2腐蚀管道影响参数的统计分析

3.2.1 管道运行参数及材料力学参数统计分析

3.2.2管道壁厚腐蚀深度的统计分析

3.3腐蚀管道缺陷深度可靠性分析

3.3.1腐蚀速率的概率统计

3.3.2临界缺陷尺寸的确定

3.3.3失效概率的计算

3.3.4目标可靠度和可接受失效概率

3.4小结

第四章 注汽管道腐蚀速率研究

4.1基于电化学机理的腐蚀速率模型

4.1.1法拉第定律

4.1.2均匀腐蚀速率的电化学模型

4.1.3局部腐蚀速率的电化学模型

4.1.4点腐蚀速率的电化学模型

4.1.5归纳分析

4.2基于灰色理论的腐蚀速率模型

4.2.1数据处理

4.2.2灰色预测GM(1，1)模型的建立

4.2.3灰色预测GM(1，1)模型的改进

4.2.4模型精度检验

第五章 注汽管道腐蚀剩余寿命预测

5.1注汽管道最大腐蚀深度与最小剩余壁厚分析

5.1.1最大腐蚀深度分析

5.1.2最小剩余壁厚计算

5.2基于电化学机理的寿命预测

5.2.1腐蚀缺陷形态尺寸校核

5.2.2预测数据准备及其确定方法

5.2.3寿命预测步骤及举例

5.3基于灰色理论的腐蚀寿命预测

5.4腐蚀速率与概率统计结合的预测法

5.5注汽管道剩余寿命预测软件编制

5.6小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文