用数理统计方法预测油套管腐蚀剩余寿命

在稠油开采过程中,由CO2腐蚀造成的油套管损坏事故频繁发生,有必要对油套管进行可靠性评估和剩余寿命预测。文中分析了油套管腐蚀机理和规律,研究了腐蚀概率分布规律;通过长效实验,结合室内加速腐蚀实验数据,运用数理统计方法预测了腐蚀发展规律;通过预测油套管剩余强度和安全系数可以预知套管的剩余寿命。预测结果与实际情况接近,证实了油气井套管CO2腐蚀符合指数概率分布类型。以概率统计预测的腐蚀速率为依据,结合套管强度设计方法,可以有效预测油套管剩余寿命。     

中国近海油套管防腐设计方法优化与防腐新策略

利用中国近海油气田井下腐蚀环境不含H2S、低含CO2的特点,引入非API标准的经济型低铬管材,通过室内近700组模拟井下腐蚀实验建立了中国海油防腐选材图版,通过修正腐蚀速率计算方法和建立沿井筒分压剖面优化了防腐设计方法,进而提出了海上油套管防腐新策略,即组合材质策略和低铬管材策略。现场应用与效果评价表明,新防腐策略可以满足海上全寿命周期安全生产需要,目前已应用于中国近海27个油气田近500口井的开发方案设计与实施中,大大降低了油套管费用,促进了海上油气田难动用储量的开发。     

塔河油田腐蚀现状及认识

通过对塔河油田各区块和典型腐蚀油气井的产物分析,结合油田储层流体物性进行研究,确立塔河油田防腐的方向,降低腐蚀对油气井的油、套管和设备的损害,延长油气井的免维护时间,确保油田的安全生产。     

CO2凝析气藏气井油套管腐蚀原因分析及常用钢材腐蚀性评价

对黄桥CO2凝析气藏气井油套管腐蚀特征及原因进行了分析,并选择N-80、3Cr和9Cr等3种油套管常用钢材进行了CO2腐蚀室内动态评价试验.试验结果表明N-80钢材腐蚀十分严重,3Cr钢材腐蚀较严重,9Cr钢材腐蚀较轻.建议CO2凝析气藏气井油套管采用9Cr管材,若采用N-80、3Cr管材,必须采取防腐措施.试验结果对黄桥CO2凝析气田完井管材的选择具有指导意义,对其他CO2气田开发也具有借鉴意义.     

油套管腐蚀与防护技术发展现状

介绍了国内外油套管腐蚀与防护的研究现状,分析了油气田开发过程中溶解气体腐蚀、细菌腐蚀、溶解盐腐蚀和温度、pH值及流速对油套管腐蚀的影响,探讨了国内外耐蚀合金、表面涂镀层、阴极保护及加注缓蚀剂等防腐技术的特点及其在油气开采中的应用。最后指出,油气井腐蚀环境不尽相同,每种防腐技术都有其使用条件的局限性,应该建立完善的井下监测系统,准确分析油气井管柱服役环境,针对不同的油气开采环境,选择适当的措施进行综合防护。     

中高含水井油套管碱性缓蚀技术

针对中高含水油井采出水矿化度高、SRB(硫酸盐还原菌)发育及H2S、CO2含量较高易在油井井筒形成酸性环境,导致油套管腐蚀速度加剧的情况,研究了经济实用的非对称性NYS-9碱性防腐技术,在长庆陇东油田进行了现场试验。室内评价试验和现场应用结果表明,这种含氮的杂环化合物,能有效抑制含H2S、CO2及SRB的高矿化度水中N80油套管的腐蚀,同时通过添加硫脲及表面活性剂对目标分子的复配,使缓蚀效率进一步提高。该技术的开发对下一步中高含水油井油套管防腐治理具有良好的借鉴和指导意义。     

CO2驱油气井的腐蚀预测与防护

干燥的CO2气体本身是没有腐蚀性的.CO2较易溶解于水,当CO2溶于水时,会使钢铁表面发生电化学腐蚀.CO2对设备及管道的腐蚀可形成均匀腐蚀,也可形成局部腐蚀.影响CO2腐蚀的因素很多,包括温度、CO2分压及合金元素等.温度对CO2腐蚀的影响主要表现为通过化学反应过程与腐蚀产物成膜机制来影响CO2的腐蚀速率,其影响程度与CO2分压、介质流速及钢材种类有关.改变钢材的组成是提高管材抗腐蚀能力最直接、最有效的途径,在100~150℃时,Cr的含量至少应达到13%.现场可采取的配套防腐工艺措施有:优化气井的井身结构;使用耐蚀合金钢管材;加注缓蚀剂;严防油气井产水等.     

石化行业中常见腐蚀及举措建议

在油气井中,油气套管腐蚀主要是由于含H2S、CO2和水造成的,主要以点腐蚀和均匀腐蚀为主。输油管道和炼油装置中的腐蚀主要以均匀腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀。对于石化行业中的防腐措施,主要从原材料、监控、缓蚀剂、设备防腐设计及阴极保护等几方面进行防腐管理。     

模拟油田CO_2/H_2S环境下3Cr和P110钢的腐蚀行为研究

通过模拟塔里木油田现场环境,利用高温高压试验设备,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)技术,辅以失重法,研究了油套管3Cr(API 5CT LS0钢级)和P110钢在H2S分压为0.5 MPa时不同CO2分压下的腐蚀速率和腐蚀形态,并对试样表面腐蚀产物的成分进行了分析.试验结果表明,随着CO2分压的增大,3Cr钢平均腐蚀速率也随之变大,而P110钢呈现先增大后减小的趋势,且3Cr钢的腐蚀产物膜中出现了Cr的富集现象.探讨了在CO2/H2S环境下Cl-及Cr元素对P110和3Cr钢腐蚀的影响.     

油气井管柱完整性技术研究进展与展望

在回顾油气井管柱完整性概念的提出与发展历程的基础上,介绍了我国在钻柱构件适用性评价、"三超"(超深、超高温、超高压)气井油套管柱可靠性设计与完整性评价、"三超"气井油管腐蚀行为与评价、热采井基于应变设计与选材评价技术等方面的最新研究进展及其应用情况。指出现有油气井管材与管柱技术仍不能满足"三超"、严重腐蚀、非常规、特殊工艺和特殊结构井等服役环境,进而提出了进一步加强油气井管柱完整性技术研究与科技攻关的建议:1持续完善和发展中国西部深层油气勘探开发套管柱优化设计与管材选用及完整性评价技术;2急需建立有针对性的非常规页岩气开发套管柱优化设计、选材及完整性评价技术;3建立"三超"高含CO2气井环境及压裂酸化工况复杂油管优化设计、选材选型、完整性评价技术;4深入研究含缺陷油气井管柱缺陷检测、安全评价、风险评估、寿命预测、维修补强等关键技术;5建立油气井管柱完整性管理体系和配套的支撑技术体系。     

5Cr套管钢在不同CO2分压下高温高压腐蚀特性研究

为了研究5Cr套管钢在不同CO₂分压下的腐蚀特性,进行了5Cr套管钢高温高压腐蚀失重和高温高压电化学试验,并采用XRD、SEM和EDS等手段对其腐蚀产物进行微观分析。结果表明,在高温高压腐蚀环境下随着CO₂分压从低到高,其表面点蚀坑的深度和直径均无明显变化,而点蚀速率则出现逐渐减小的趋势;其腐蚀产物膜由Cr(OH)₃、FeCO₃和CaCO₃共同组成,且随着CO₂分压的升高Cr的富集量逐渐增加;在电化学测试中,随着CO₂分压的不断升高,5Cr套管钢表现出半钝化特征,产物膜逐渐增厚且致密,且极化电阻逐渐增大,阳极反应受到抑制,电化学反应阻力增大,其抗局部腐蚀能力不断提高。     

N80油管钢在模拟油田CO2环境中的腐蚀行为

为了研究模拟CO2环境中温度和CO2分压对N80钢腐蚀行为的影响,采用失重法和扫描电子显微镜分析了试样的腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀产物膜形貌。结果表明,随着温度的升高,N80钢的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,90 ℃时达到最大值;温度较低时,试样表面附着的腐蚀产物较少,以均匀腐蚀为主;温度升高,腐蚀产物膜增厚,疏松、不均匀,发生明显的局部腐蚀;温度较高时,腐蚀产物膜致密、稳定,又转变为均匀腐蚀。随着CO2分压的升高,N80钢的腐蚀速率逐渐增大,腐蚀产物膜较厚且不完整,局部腐蚀严重。     

CO_2分压对油管钢腐蚀产物膜的影响

利用静态高压釜对 3种油管钢N80、P1 1 0和J5 5进行了CO2 腐蚀试验 ,通过扫描电镜(SEM)对比分析了腐蚀产物膜的厚度和表面晶粒尺寸的变化规律。结果表明 ,在试验条件下 ,3种钢的腐蚀产物膜均为双层结构 ;膜厚随CO2 分压变化情况比较相近 ,在CO2 分压为 6 90MPa时均达到最大 ,在超临界压力以上急剧减小 ;表面晶粒尺寸随CO2 分压变化出现 2峰 1谷 ,在超临界压力以上急剧减小。     

沿井筒方向变化的CO_2分压对油管服役时间的影响规律研究

开展沿井筒方向变化的CO_2分压下油管服役时间规律研究,有助于最大限度地延长油管使用年限。为此,将CO_2分压引入Q/HS14015标准腐蚀速率模型中,结合坐封、生产和开发过程中油管服役工况,建立了以油气产量和腐蚀环境为参数的井筒CO_2分压耦合计算模型。应用该模型的计算结果表明:①沿井深方向CO_2分压呈多项式分布,同一井深处,产量越大,CO_2分压越小;②与实测井筒CO_2分压相比,井底段CO_2分压计算值吻合度高,井口段CO_2分压受温度、井筒压力和CO_2摩尔含量降低影响,计算值误差较大;③相同CO_2分压下,腐蚀速率随温度的增加先增大后减小;④CO_2分压与服役时间内油管强度呈反比;⑤一定井深下,相对于温度,CO_2分压对腐蚀后油管强度影响更明显。结论认为:以井筒CO_2分压为基础,结合腐蚀速率和油管坐封、生产和开发过程中所受外挤、内压、拉力服役工况预测油管服役时间的方法,能够进一步优化CO_2腐蚀环境下的油管选材,节约油气井建井成本,在生产中的应用效果也证明了该方法的可行性。     

X56����������ܵ���CO2��ʴ�绯ѧ�о�

采用扫描电镜（SEM）和电化学测试，研究了在油气输运环境条件下（温度T=30～90 ℃、二氧化碳分压p_CO2=0.5～2 MPa），X56钢管道在油气采出液中的腐蚀状况及电化学行为。结果认为，X56钢管道在此环境下腐蚀速率随温度升高及二氧化碳分压增加而加大；根据X56钢极化曲线及交流阻抗谱(EIS)，提出了X56钢在此环境下的反应机制，二氧化碳促进了阴极反应，加速了阳极溶解，且随二氧化碳分压和温度的升高而反应加剧。理论计算值与电化学测试结果相符合。     

二氧化碳环境中碳钢电偶腐蚀行为研究

电偶腐蚀是油气开采运输过程中危害性较大的一种腐蚀。利用失重法和电偶电流测量以及扫描电镜和X衍射分析研究了饱和CO₂的1％NaCl水溶液中碳钢/不锈钢，以及碳钢/腐蚀产物膜之间的电偶腐蚀行为。结果表明，相同温度条件下，碳钢/不锈钢电偶对阴阳极面积比越大，电偶对中阳极(N80钢)的腐蚀速率就越大。当CO₂分压较低时（0.1 MPa），随着温度的升高，电偶对阳极的腐蚀速率有一个极大值，且腐蚀速率的对数值与阴阳极面积比的对数值之间呈线性关系；而在高CO₂分压（2.5 MPa）条件下，阴阳极面积比小于等于4时，电偶对阳极的腐蚀速率存在一个极大值和一个极小值。试验结果还表明，温度对碳钢的CO₂腐蚀产物组分有很大的影响，不同温度下碳钢表面形成的腐蚀产物膜都能与裸金属之间形成腐蚀电偶，且温度为90 ℃时生成的腐蚀产物膜与碳钢的电偶腐蚀最为严重。     

油管钢的H_2S/CO_2动态腐蚀行为

在模拟油田CO_2/H_2S共存的腐蚀环境中,研究了温度、CO_2和H_2S分压对N80和P110两种油管钢动态腐蚀行为的影响。结果表明,在试验参数范围内,随着温度、CO_2分压和H_2S分压的变化,两种材质的动态腐蚀速率都呈现了先增大后减小的变化趋势,且P110钢的腐蚀速率大于N80钢的腐蚀速率。     

N80油管在模拟凝析气田多相流环境中的CO_2腐蚀行为研究

针对凝析油气藏CO2腐蚀工况,利用高压反应釜开展了N80碳钢油管在模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的动态腐蚀试验。采用腐蚀失重、SEM和XRD分析测试方法,研究了温度、含水率及CO2分压等因素对N80油管腐蚀速率的影响规律。在高压反应釜模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的研究结果表明,N80油管试样腐蚀行为受凝析油在试样表面浸润吸附程度和模拟多相流产生的气泡腐蚀的控制,其宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征;在CO2分压0.3 MPa、含水率60%条件下,腐蚀速率随温度增加而减小;在CO2分压0.3 MPa、介质温度60℃条件下,腐蚀速率随含水率增加而增大;在介质温度30℃、含水率60%条件下,腐蚀速率随CO2分压增加而增大。     

YK6H井高压阀门腐蚀及防护对策

YK6H井为雅克拉凝析气田一口高温、高压、高产、高流速的凝析气井,该井油压30 MPa,油温80℃,回压8.0 MPa,回温60℃,流速6.5 m/s,CO2含量3.10%,CO2分压0.248 MPa,H2S质量浓度25 mg/m3,腐蚀环境复杂。YK6H井口和站外高压阀门多次发生法兰钢圈槽、本体腐蚀刺漏事件,造成频繁关井更换阀门,目前已累计更换高压阀门6套。根据YK6H高压阀门腐蚀现状,从阀门服役腐蚀环境、阀门材质、阀门加工工艺等方面进行阀门腐蚀行为分析,结果表明:阀门腐蚀主要是CO2冲刷腐蚀,电偶腐蚀、静电腐蚀和高流速在紊流、空蚀、冲击腐蚀等的影响加速了法兰金属槽的CO2腐蚀,加工工艺缺陷也是影响因素。针对阀门腐蚀影响因素,提出对应的防治措施。     

P110碳钢在C02多相流介质中的腐蚀特征

采用腐蚀失重、扫描电镜和X射线衍射分析测试方法,研究了在模拟油水气多相流环境中温度、CO2分压及含水率等因素对P110碳钢油套管材料腐蚀速率的影响规律。研究结果表明,在P110碳钢模拟油水气多相流环境中的宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征。在CO2分压为0．3MPa,水的质量分数为60％的条件下P110碳钢的腐蚀速率随温度增加而减小;在CO2分压为0．3MPa,温度为60℃的条件下P110碳钢的腐蚀速率随含水率增加而增大;在温度30℃,水的质量分数为60％的条件下P110碳钢的腐蚀速率随CO2分压增加而增大。