دو كي، تساو جيا، تشانغ يوشو، معهد أبحاث هندسة الحفر CNPC
الملخص: تم اختراق عدد قليل من نقابات الروتاري من طراز 10 ونمط 80 التي أنتجتها شركة في جيانغسو أثناء الخدمة. السبب الرئيسي كان وجود تشنج كبير الحجم يقع عند انحناء بزاوية 90 درجة بالضبط. في هذه النقطة يتغير اتجاه التدفق بشكل حاد، وتخلق خطوة التشفر مقاومة تدفق، وتتآكل جزيئات الكوارتز والرمل الكبيرة منطقة الخطوة حتى يحدث اختراق الغسيل. بعد تحديد السبب الجذري، تم تغيير خطوة التشفر إلى 10 درجات وبدأ التشفر على بعد 10 مم من مدخل كوع WN، مع تجنب وضعه عند الانحناء بزاوية 90 درجة قدر الإمكان. بعد التحسين، لم يعد اختراق التدفق يحدث في الوصلات الدوارة.
الكلمات المفتاحية: اتحاد الروتاري؛ وصلة دوارة؛ اختراق الغسيل؛ خطوة الشهام؛ تحسين
تم تصنيع وصلات دوارة الدوارة من طراز 10 ونمط 80، وتسمى أيضا الكوع المتحرك، وفقا لمواصفة API 16C. أثناء الاستخدام، تعرض جزء صغير من المنتجات للاختراق. أظهر تحليل مشترك للعينات المخترقة ثلاث ميزات: كانت مواقع الاختراق متشابهة تقريبا وجميعها تقع على الممر المنحني الخارجي لكوع الشبكة الغربية؛ حدث اختراق عند القوس الخارجي للمضمار الثالث؛ والموقع الذي تم اختراقه لم يكن أضعف أو أرفع قسم.
1. تحليل العينات المخترقة
1.1 المواد الخام
كان وصلة دوارة الدوار مصنوعا من فولاذ دائري 30CrMo. تم إنتاج الفولاذ المستدير من خلال عمليات الدرفلة، والثقب، والثني والعمليات ذات الصلة. أظهر تحليل أخذ العينات للجزء المخترق أن التركيب الكيميائي كان ضمن النطاق الطبيعي واستوفى متطلبات GB/T 3077.
1.2 البنية المجهرية المكبرة والمعدلة
بعد التبريد والتصبر، يكون الهيكل المجهري المعتاد لفولاذ 30CrMo المستخدم في وصلة دوارة هو سوربيتي المقسى مع كمية صغيرة من الباينيت. هذا هو الهيكل المجهري الطبيعي للمادة.
1.3 الخصائص الميكانيكية
بعد المعالجة الحرارية، كانت قيم الصلابة المتوسطة المقاسة على ثلاث عينات صدمة هي 239، 245 و253 HB. الصلابة والخصائص الميكانيكية كانت تلبي تماما متطلبات مادة 75 كيلوبايتن في مواصفات API 16C. الخصائص الميكانيكية لفولاذ 30CrMo موضحة في الجدول 1.
الجدول 1. الخصائص الميكانيكية لفولاذ 30CrMo
| قوة الشد / MPa | قوة الانحناء / MPa | الاستطالة / النسبة | تقليل المساحة / النسبة | صلابة الصدمات، طولية / J (مواصفات API 16C: -29 C) |
|---|---|---|---|---|
| 855 | 717 | 19 | 45 | 45، 51، 39 (المتوسط 45) |
1.4 موقع الاختراق
البيئة الجيولوجية لحقل تشانغتشينغ النفطي معقدة، مع صخور صلبة تحت الأرض. السائل داخل الخط يحتوي على رمل كوارتز صلب، لذا فإن تأثير التنظيف واضح. كانت مواقع اختراق النمط 10 ونمط 80 وصلات دوارة كلها على القوس الخارجي للمنعطف الأول عند مدخل السوائل الدوارة. هذا يوضح أن تآكل الكوارتز-الرمل كان أحد أسباب الاختراق، لكنه لم يكن السبب الرئيسي، لأن ليس كل وصلة دوارة مر بالاختراق.
2. أسباب الاختراق
تم اختراق وصلة دوارة في جزء جدار أكثر سمكا بدلا من جزء جدار أرق. أظهر التحليل الدقيق لرسم التجميع أن الاختراق حدث عند القوس الخارجي للمسار الثالث. هذه النقطة عند مدخل السوائل. على طول اتجاه التدفق كان هناك تدخين بزاوية 30 درجة، وهذه الخطوة من التشطيع خلقت مقاومة للسائل. عندما وصلت جزيئات الكوارتز الرمل الكبيرة إلى درجة التطويق، توقفت لفترة وجيزة ثم جربت على طول الدرجة، مكونة حفرة تعرية. مع توسع الحفرة تدريجيا، حدث اختراق.
لذلك، كان السبب الرئيسي للاختراق هو أن السقف كان كبيرا جدا ويقع تماما عند الانحناء بزاوية 90 درجة. في هذا الموقع يتغير اتجاه التدفق بشكل حاد، وتقاوم خطوة التشطيع التدفق، وتتآكل جزيئات الكوارتز والرمل الكبيرة منطقة الطبقة المغلقة. بالإضافة إلى ذلك، كان التجويف الداخلي في هذا الموقع غير منتظم بعد التشكيل، وكان حجم الدرجة المعالجة تتفاوت. وهذا يفسر لماذا تم اختراق بعض وصلات دوارة بينما لم يتم اختراق أخرى.
3. تدابير التحسين
بعد اكتشاف السبب الجذري، تم تغيير درجة التطويق إلى 10 درجات. بدأ التشفر على بعد 10 مم من مدخل كوع WN وتم إبعاده عن الانحناء بزاوية 90 درجة قدر الإمكان. بعد اعتماد هذه الإجراءات، لم يعد وصلات دوارة الدوار يظهر اختراقا للغسل.
4. التوصيات
1. عند تصميم مكونات التحكم في السوائل عالية الضغط، تجنب درجات التشكيلة قدر الإمكان.
2. خلال العمليات الروتينية في حقول النفط، يجب ترتيب خطوط السوائل عالية الضغط بأقل قدر ممكن من الانحناءات.
3. إذا كان لا بد من استخدام خطوة التشنج في مكون التحكم في السوائل عالي الضغط، فيجب تصميمها بزاوية صغيرة للتشنج.
