万利官网科技首席照拂兼钻研院院长郑子琼博士第九届中国页岩气发展大会现场讲话（下）——新型长命命碳钢液力端资料
颁布功夫：2020-01-20 浏览量：1334
上一讲我们谈到了页岩油气的发展快率重要借助于水平井技术和分段压裂技术的利用。水平井的长度从几百米到了近6千米，而压裂也从几段到了60多段，理论上若是不思考回报率的话还能够越发多的段数。而压裂我们通常讲的是将压裂液（水、油、二氧化碳等都能够）预先加压后打入油气井，使其在井下设计压裂的处所形成更高压，进而将地层压裂，形成主裂缝以及周边各人常说的体积裂缝。为了使得压裂液可能成功携带大量砂粒打入裂缝成为支持“剂”（媒介），以及赋予压裂液其他职能如酸化地层、增大流动性、削减摩阻等职能，压裂液中会有各类分歧的化学增长剂放入。
压裂车就是用来将压裂液从地表的压力增长到能够使地层分裂的压力并将压裂液送到地下必要压裂地层的工具。车上的动力端在柴油机或者电的驱动下带头安设在液力端里的柱塞活动，在液力端内将压裂液吸入，加压再泵出压裂管汇。压裂管汇汇集多辆压裂车排出的高压压裂液，一路送到井内执行压裂施工。因而液力端的内腔要接受从压裂液被吸入时的大气压力到压裂所需高压的压力变动。这个加压过程是在几百毫秒内实现的，因而液力端内腔一向处于急剧大幅度加载卸载的周期载荷。这种受力状态被称为应力委顿载荷，这会使在资料表表的微幼瑕疵逐步扩大形成半圆裂缝最终扩大到资料另表一个表表，成为覆灭性粉碎。压裂液中携带的各类化学药剂蕴含酸，以及高快活动的支持剂会加快这些幼型裂缝的扩大快率，造成液力端在工作几百个工作幼时后就形成较大裂缝而不能持续使用。
我们做过好多液力端寿命分析，发现液力端的粉碎根基上都是在相贯线表表形成幼型裂缝后，裂缝逐步向液力端体内扩大造成的最终粉碎。若要提高液力端寿命，在设法杜绝表表瑕疵的同时还要提高资料抗裂缝扩大的机能，即断裂韧性的提高。北美已有近7成的液力端资料换成了不锈钢，重要原因就是不锈钢的断裂韧性极度高，又抗侵蚀。但是不锈钢的成本也会逾越好多。在既提高资料抗分裂能力又不大幅度提高资料成本的设法驱动下，万利官网科技与资料专家合作研发了一种新型长命命碳合金钢液力端资料。此文作一单一介绍。
上图中显示通常液力端的粉碎是从相贯线起头的，往往是幼型裂缝出现后在周期性委顿应力以及酸化作用下逐步扩大造成最终粉碎。我们研发新资料的重要精力集中于在抗拉强度不削减的前提下提高其断裂韧性。通过近两年的研发，我们得到了这种新碳合金钢资料 [下图]。这种资料的抗拉强度和屈服强度比现有的4330碳钢略有提高，但断裂韧性却提高了一倍以上。固然断裂韧性与不锈钢不相高低，但成本却比不锈钢低好多。
下图是一个X光电子扫描分析，上面的两张照片是4330碳钢，下面是新的合金碳钢，各人看到新资料均匀度要好好多。
上图显示在4330这种资料里面险些检测不到奥氏体残存量，而两种新开发的碳合金钢里面奥氏体残存含量能够达到17%以上。这种奥氏体提高了资料抗侵蚀的能力，同时也提高了其抗裂缝扩大的能力。
上图是裂纹侵蚀扩大（在裂缝受到拉伸应力的工况下放入侵蚀液体，观察并计量在各类功夫时裂缝的长度）的试验，上面的是新资料，下面的是4330资料。在固定的应力环境和同样的天堑前提情况下，上面资料裂纹只扩大到2.75mm，而下面的扩大到了3.15mm。这些微幼差距所带来的寿命长短相差极大。
上图是应力侵蚀尝试了局的集成汇总。取决于尝试的天堑前提，如若裂缝扩大尝试是在固定裂缝开口前提下进行的，裂缝将会在起头时扩大较快。在裂缝尖端距离缝口越来越远时，裂缝扩大快率越来越低最终终场或者到了扩大快率能够忽略的前提�？赏ü庵质匝槔炊员确制缱柿系目沽逊炖┐竽芰�。上图显示010CY碳合金钢初始扩大快率最低，并且一向以大大低于4330碳钢的裂缝扩大快率。因而是一个高机能资料。
上图是新研发的两种碳合金钢资料与现有的4330碳钢力学机能对比。这些数据证明010CY碳合金钢是一个高机能资料。目前使用这种新资料造出的液力端已经在现场进行试验使用。以目前使用的了局看，在与原碳钢液力端一样的使用前提下比力，已经比原碳钢液力端寿命提升了50%以上，并且还在持续使用。
凭据目前的试用了局，这种资料所带来的性价比已经高于4330碳钢。我们但愿可能通过使用新资料使液力端寿命大大提高，而在成本方面只有很幼的提高，为万利官网客户提供提高的使用价值。
