本研究对油气田环境中用作排污管的玻璃纤维增强塑料（GFRP）复合管进行了研究。在循环空气、模拟采出水和标准模拟油三种典型油田介质的模拟环境下进行了加速老化实验。采用扫描电子显微镜（SEM）观察了三种条件下老化的GFRP管的微观形态。此外，还结合显微CT技术对老化管的微观结构特征和内部缺陷的演变过程进行了分析和评估。采用分离圆盘法探究了老化后GFRP管材环向抗拉强度的衰减规律，同时以环向强度为寿命指标基于阿伦尼乌斯理论进行了服役寿命预测。

本研究采用的GFRP管，内径为76 mm，外径为84 mm，耐压为5.5 MPa。这种玻璃纤维增强管的结构由环氧树脂基体作为粘合相，玻璃纤维作为增强相组成。为进一步全面分析GFRP管在热老化过程中的微观结构和形貌变化，该研究在微旷科技（苏州）有限公司的高性能显微CT设备上进行了无损扫描实验。

如图1所示，GFRP管的内壁侧经过水热和油热介质作用后有较多的纤维降解暴露，说明GFRP管在介质作用下的耐久性会变差，在油热介质作用下的截面降解损伤也更加明显。使用图像分析软件对整体进行进一步分析后，分离提取出各结构层的图像，如图2所示，并分析了不同样品中纤维、树脂和孔隙的平均百分比。

图1. 不同状态下样品的真实形态与计算机断层扫描的3D图像的对比:（a）原始状态;（b）3500小时的热氧化老化;（c）3500小时水热老化;（d）3500小时模拟油老化。

图2. 从计算机断层扫描中提取的不同条件下老化的样品的玻璃纤维和树脂状态的比较。

图3显示了使用X-VISION软件对单独提取的样品中的孔隙体积进行图像处理的结果。绿色和紫色标记分别代表球形和线形缺陷。

图3. 不同条件下老化样品的计算机断层扫描孔提取结果对比。

图4从缺陷尺寸和体积两个尺度对缺陷进行了详尽的统计，包括在每个尺寸范围内分布的缺陷数量。结果表明，模拟油环境下的GFRP管孔隙率最大，为1.49%。表明孔隙缺陷对油热环境的敏感性最高。缺陷分析结果表明裂纹在树脂和纤维界面引发，通过纤维/树脂界面脱胶以及树脂的塑性变形向树脂内部传播，随后孔隙在裂纹尖端形成，在老化过程中与扩展的裂纹合并成大体积缺陷。

图4. 显微CT扫描孔隙率结果统计分析：（a）孔隙率统计结果；（b）缺陷直径分布；（c）缺陷体积分布。

该研究评估了三种油田介质的老化环境对GFRP管道宏观性能和老化行为的影响。侧重分析了老化过程的微观结构和管道内缺陷演变的特征，重点关注玻璃纤维增强塑料管临界破坏特征和宏观性能参数的变化，并最终基于Arrhenius方法预测和评估了管道使用寿命，并在后期进行了现场服役管道老化数据的验证，具有较高的准确率，这对油田复杂环境中非金属管道的安全运行和维护具有一定指导意义。