高温高压气井管柱腐蚀现状及未来研究展望

高温、高压、高腐蚀性介质引起的管柱腐蚀问题已成为国内外高温高压气井井筒完整性的巨大威胁和挑战。首先分析了我国塔里木盆地高温高压气井管柱服役工况环境、作业生产工艺、管柱受力情况以及腐蚀现状,重点回顾了国内外高温高压气井增产改造阶段酸化液引起的腐蚀、氯离子/硫化氢/环空保护液引起的应力腐蚀开裂、管柱接头缝隙腐蚀3种主要的失效形式,同时结合文献研究和现场失效案例分析总结了管柱腐蚀机理和规律。最后总结了高温高压气井管柱未来5大研究方向:基于生命全周期选材评价、15Cr和17Cr新管材、特殊管材酸化缓蚀剂、环空保护液应力腐蚀开裂敏感性、全尺寸管柱腐蚀实验方法。     

适用于高含硫气井Φ355.6 mm高抗内压特殊螺纹套管的开发

根据川渝地区高含硫气井开发的特殊需求,设计开发非标准规格Φ355.6 mm×21.0 mm TP110STPG2 HP高抗内压特殊螺纹套管。介绍了套管的生产控制工艺和TP-G2 HP高抗内压特殊螺纹接头的设计原则,并通过理化性能试验、抗硫化氢腐蚀试验、抗内压试验和有限元模拟分析验证了Φ355.6 mm特殊螺纹套管具有优异的性能,完全满足油田工况需求。     

注空气驱管材的腐蚀与防护研究现状

注空气驱过程中的管材腐蚀问题非常突出,严重制约着注空气驱技术的推广应用。本文论述了注空气驱过程中的腐蚀与防护研究,其主要包括注气井的氧腐蚀和生产井的CO2腐蚀、CO2/O2腐蚀以及CO2/H2S腐蚀,并介绍了其中各类腐蚀的腐蚀机理、影响因素和防护措施。     

大牛地气田含硫气井腐蚀监测

根据大牛地含硫气井生产特点,室内采用化学分析方法分别对D1、D2两口气井的气样、水样、天然气中H2S含量、腐蚀产物等进行取样检测分析,现场采用挂片腐蚀失重法对试验井进行离线监测,计算油管腐蚀速率.结合两种常用气井腐蚀监测技术确定出试验井主要存在腐蚀类型为H2S气体引起的酸性腐蚀及高矿化度腐蚀.     

二氧化碳腐蚀环境下套管选材新方法及应用

目的在油田生产过程中,腐蚀的危害性极大,所以套管材质选择至关重要。生产套管材质选择级别低,二氧化碳腐蚀可能导致套管腐蚀穿孔,严重则会影响正常生产,出现安全和环境问题等。如果套管材质选择级别过高,会造成经济上的浪费。为了使材质选择更加合理,所以进行研究。方法以De.Waard预测腐蚀模型计算的不同材质的长期腐蚀速率为基础,提出了一套新的套管选材新方法。通过该方法对渤海油田A井进行了设计,并通过室内实验对设计结果进行了验证。结果根据实验得到的管材选择结果与管材设计新方法设计的结果一致,验证了该方法的准确性。结论提出了一套适合于CO_2腐蚀环境下套管材质优选的方法:计算不同材质的腐蚀速率,进而转化为长期腐蚀速率,根据套管强度要求,计算出套管最大允许磨损量,最终确定套管选择材质。该套管选材新方法能够在保证井筒完整性和井控安全可控的前提下,有效降低套管材质选择的成本,有利于保证油田开发的经济性。     

钛合金石油管材的研究和应用进展

综述了国内外钛合金石油管材研究和应用现状,详细介绍了钛合金石油管材的成分、组织及机械性能;论述了钛合金石油管材在完井液或环空保护液、酸化液和生产工况环境中的抗均匀腐蚀、局部腐蚀、冲蚀、腐蚀疲劳及应力腐蚀开裂(SCC)性能;同时介绍了钛合金石油管材制造工艺和应用状况。指出了国内研制开发钛合金石油管材与国外的差距,以及其在国内外高压高温油气田的应用前景和发展方向。     

高浓度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀

高含H2S介质气井中,射孔段套管始终工作在腐蚀性环境中,必然会引起射孔套管发生严重腐蚀甚至突然断裂。结合材料学和电化学腐蚀知识,分析了含H2S腐蚀环境中射孔段套管的应力腐蚀开裂失效机理;并在此基础上,将射孔段套管看作带"尖角圆孔"型裂纹的无限大圆柱筒壳体,运用弹塑性断裂力学理论,得到了带环向和轴向尖角圆孔型裂纹的射孔段套管在H2S腐蚀环境中的应力腐蚀临界应力强度因子,据此推导出了射孔段套管硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和容许的最大尖角裂纹长度。根据弹塑性力学理论,推导出了射孔段套管在H2S腐蚀环境中工作时的环向和轴向拉应力,提出了判断射孔段套管硫化氢应力腐蚀程度和敏感性两项性能指标。为高深度H2S天然气井中射孔段套管的应力腐蚀、强度安全性、腐蚀疲劳分析和寿命估算提供理论参考和技术依据。     

P110S油套管在微含硫环境中的腐蚀行为研究

采用不同含量的Na₂S来模拟不同的含硫环境,利用挂片浸泡实验研究P110S钢级油套管在含硫体系中的腐蚀行为;利用电化学测试研究了其在不同含硫浓度中电化学特征;利用扫描电镜、激光共聚焦、XRD以及拉曼光谱对样品表面的腐蚀产物和形貌进行了表征。结果表明,P110S钢级油套管钢在含硫体系中发生严重的腐蚀,腐蚀速率和腐蚀电流密度均随含硫浓度增大而增大,腐蚀类型由均匀腐蚀转变为点蚀,腐蚀产物疏松。     

套管钢在模拟碳酸盐岩环境中的腐蚀寿命预测

通过模拟碳酸盐岩油田的腐蚀环境,研究了套管钢T95、110S在H2S和CO2共存环境中的腐蚀行为.在均匀腐蚀速率基础上,结合套管的抗外挤、抗内压和抗拉强度对套管钢T95和110S在井下的腐蚀寿命进行预测.分别计算套管在受到外挤、内压和拉力共同作用下的腐蚀寿命,计算的最小值即为套管寿命.结果表明:在CO2分压为1.1MPa,H2S分压为0.7MPa时,腐蚀产物主要是铁的硫化物,腐蚀由H2S控制,没有出现典型CO2的腐蚀产物FeCO3.     

海上热采井套管热应力强度衰减与高温腐蚀叠加条件下的管材优选研究

目的探究不同材质套管在高温腐蚀环境下的适用性。方法采用高温高压釜,以渤海某稠油油田岩心、地层水样为腐蚀介质,对不同材质的套管进行模拟评价。结果利用气相色谱技术分析确定了该油田的腐蚀环境:CO2分压最高值为0.2 MPa,H2S分压最高值为0.0023 MPa。用最高的腐蚀气体分压进行了腐蚀模拟实验,测定出不同钢材在此腐蚀环境下的腐蚀速率,并建立了长期腐蚀速率预测模型,得到100H、80-1Cr、110-3Cr的长期腐蚀速率分别为0.24、0.20、0.05 mm/a。综合腐蚀实验结果和稠油热采套管强度衰减规律,对热采套管进行了强度设计,80-1Cr、100H、110-3Cr的安全寿命分别为3.8、6.5、11.2 a。结论高温会引起套管强度衰减,且腐蚀会导致套管径厚比变化,而多轮次注蒸汽会加速腐蚀进程,降低套管的使用寿命。研究结果对腐蚀环境中稠油热采套管的选材具有重大指导意义。     

高韧高硬高速钢的研究

研制开发了一种碳化物尺寸甚小、硬度高于HRC67的高韧高硬高速钢,即25W3Mo4Cr2V7Co5钢。其锻造性能远优于传统高速钢,热处理工艺仅略复杂于传统高速钢。用化学分析法、金相分析法、X射线结构分析法以及表面硬度和显微硬度测定法研究了渗碳温度和时间、淬火加热温度以及回火温度和次数对其渗层的碳浓度分布、金相组织、相组成、层深、表面硬度和硬度梯度的影响规律。结果表明,25W3Mo4Cr2V7Co5钢的共晶碳化物尺寸细小(其平均尺寸约为2～4μm,最大尺寸仅约为8μm,仅及超硬高速钢M42的1/3～1/2);经最佳渗碳规范处理后,其碳化物平均尺寸仅为4～6μm(最大尺寸仅为10μm),其硬度可达M42的硬度水平,即HRC67～70。     

高杂质氰化金泥生产高纯金、高纯银实践

遂昌金矿针对高杂质氰化金泥采用的工艺为:硫酸加络合剂联合酸洗除铜锌、还原熔炼气氛下铅捕集金银生产银阳极板、一次银电解过程实现金银铅的分离、酸碱联合处理黑金粉、高酸低铜银电解生产工艺、非对称交流电源用于金电解生产等。该工艺生产的高纯银达99.996%以上、高纯金的质量稳定在99.997%以上,杂质含量远远小于高纯金(99.999%)的要求,流程操作简单,成品金银质量在国内处于领先地位。     

高性能高硅铝基合金研究展望

目前国内外对于高性能铝硅合金的两大研究方向,一是低硅铝合金（si≤1％）,尽量降低Al—Si基体合金中杂质含量,最大限度提高合金导电性能;二是高硅铝合金（Si≥30％）,尽可能提高硅在铝合金中的过饱和度,此类高性能铝合金侧重提高材料的电热稳定性、耐摩擦性等力学性能。本文总结了国内外对于高硅铝合金的研究进展,提出通过添加稀土元素优化合金成分和采用先进制备技术等方法,以期获得高性能硅铝合金。     

高强度高电导铜银材料研究进展

高强度高电导铜银材料是一种具有优良物理性能和力学性能的结构材料。 本文从材料的组织结构、强化机理、电导特性以及极塑变形制备技术制备超细晶铜银材料等方面综述了材料的主要研究进展,并揭示了未来可能的研究方向。     

高强高导Cu-Nb微观复合材料的界面结构

通过集束拉拔技术获得了高强度高电导Cu-Nb微观复合材料,采用SEM及EDS观察分析了4次复合过程中内部Nb芯丝和Cu层的微观形貌变化,Cu/Nb界面的互扩散行为;对不同复合条件下的挤压、拉拔样品,通过XRD测试,表征了芯丝和基体的晶体取向的演变规律;通过HRTEM和反傅里叶变换研究了Cu/Nb的界面结构和晶体学位向关系。研究表明,在极塑性变形条件下,Cu/Nb界面在3次复合出现明显扩散,Cu、Nb逐渐形成丝织构取向,界面存在典型的(111)_(Cu)//(110)_(Nb)取向关系,晶面夹角为18.7°,每6个(111)Cu晶面出现1个晶面错配。     

Al_(0.5)CrCoFeNi高熵合金高温氧化的研究

采用真空电弧炉在氩气保护下熔炼Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金,在不同温度(800~1100℃)下进行100 h的高温氧化实验,测定其氧化动力曲线,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分析氧化层结构和形貌。结果表明:Al0.5Cr Co Fe Ni高熵合金在800和900℃形成的氧化膜较完整且致密,具有较为优异的抗氧化性能。在1000和1100℃形成的氧化膜较厚,膜内有大量裂纹与孔洞,抗氧化性能较差。氧化初期,界面反应起主导作用,随着氧化膜的生长,扩散过程发挥越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素,以致一种或多种合金元素氧化物在表面析出,形成尖晶石类内层氧化物Ni Cr2O4、Co Cr2O4、Fe(Cr,Al)2O4内氧化层。在高温氧化过程中,N2会参与反应,与Al发生较强反应,生成Al N颗粒,进一步的氧化过程使Al N再次氧化,N2逃逸,留下具有Al N外形的空洞。     

高强度高韧性球铁曲轴的生产

研究了合金化，二次孕育，热处理工艺及圆角滚压对球铁曲轴性能的影响，经实际生产验证，此工艺可使抗拉强度超过800MPa，伸长率超过5％。     

高硬度高铬复合铸铁轧辊的研制

采用先进的三次浇注二次复合的轧辊生产工艺,解决了高铬复合铸铁轧辊结合层及芯部强度低的技术难题;采用先进的成分设计,对外层材质及中间层材质进行有效的变质处理,材料的强度、韧性及耐磨性得到提高;对轧辊进行高温淬火和二次回火热处理,成功地获得了高的辊身硬度及低的残余奥氏体含量。     

高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究进展

从合金的设计、制备方法和显微组织结构三方面综述了高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究现状,从凝固和时效两个角度提出该类合金今后的研究发展方向,即多元微合金化、多种强化手段的综合合理应用、熔炼工艺和铸造方法的优化设计以及合金显微组织结构的深入研究。     

重型钢轨与高锰钢辙叉的焊接Ⅰ高锰钢焊接性的研究

高锰钢和高碳钢的焊接由于化学、物理、力学等性能差距较大 ,所以焊接难度较大 ,论文Ⅰ和Ⅱ分别将高锰钢和高碳钢各自的焊接性进行了深入的研究。通过对焊接接头的金相组织分析、扫描电子显微 (SEM)分析、能谱分析以及力学性能检验 ,确定出了高锰钢焊接及高碳钢焊接的方法 ,为高锰钢产品的焊接或高碳钢产品的焊接提供了实用可行的焊接工艺。论文Ⅱ还对这两种材料进行了直接焊接、加单侧过渡层焊接、加双介质过渡层焊接的试验研究 ,制定出了高锰钢与高碳钢焊接的最佳工艺规范 ,同时进行了力学性能的试验 ,为高碳钢钢轨与高锰钢辙叉的焊接提供了可靠的依据