钻具腐蚀与防护

本文综述了钻具腐蚀与防护研究进展,主要包括钻井液的腐蚀性、腐蚀控制和现场腐蚀监测。     

高温钻井液多因素腐蚀研究现状及发展方向

随着我国大陆科学钻探、非常规油气和清洁能源(干热岩)的勘探与开发,高温钻井液在地质钻井中的作用日趋重要.地质钻探高温钻井液是一种多组分体系,高温钻井液对钻具的腐蚀较常温常压下更为复杂,钻井液组成及使用环境与其腐蚀密切相关,对于研究钻具腐蚀与防护具有重要的意义.本文通过调研国内外高温钻井液缓蚀剂、体系及评价方法,探讨了钻...     

钻具在磺化钻井液中发生腐蚀的影响因素研究

在钻井施工过程中，普遍存在钻具腐蚀的问题。据中原油田1993年调查结果表明，中原油田在19901993年报废钻杆共144280m，其中因腐蚀而报废的钻杆占50％以上。中国石油钻井每钻进1m，消耗4kg钻杆，而其中由腐蚀造成的损失约占50％，因而开展钻具腐蚀与防护的研究是非常必要的。利用动态挂片装置、调温调湿箱和电化学仪器，通过改变磺化钻井液温度、流速、Cl^-含量、腐蚀时间、磺化钻井液pH值和湿度等条件，考察了这些因素对钻具腐蚀速度的影响。结果发现，提高磺化钻井液温度、流速、增加Cl^-含量都能增加磺化钻井液的腐蚀速率。延长腐蚀时间，提高磺化钻井液的pH值能降低试片的腐蚀速率；提高调温调湿箱湿度会增加试片的腐蚀速率。     

华北油田钻具腐蚀与防护

华北油田钻具腐蚀非常严重，并且主要是由地层中的CO2和钻井液携带的O2引起的，因腐蚀而失效的钻具达到钻具总失效量的60％以上，由此而造成的经济损失高达2000多万元。华北石油管理局钻井工艺研究院研制出DPI型缓蚀剂，该缓蚀剂为咪唑啉衍生物，无毒、无味，不污染环境。对DPI型缓蚀剂的缓蚀效果及其与钻井液的配伍性进行了室内实验评价。实验结果表明，DPI型缓蚀剂在加量为0．2％～0．3％时缓蚀率基本在85％以上，最高可达90％，而且与钻井液的配伍性好。介绍了DPI型缓蚀剂在华北油田冀中地区的现场应用情况。DPI型缓蚀剂的使用不仅能减缓钻井液中的CO2和O2对钻具的腐蚀，还可以避免发生因腐蚀疲劳而引起的钻具本体剌穿事故，延长钻具使用寿命，缩短钻井周期，从而获得一定的经济效益。     

钻井液抗氧缓蚀剂CT2—13在川东气田的应用

现场钻井液对钻具具有较强的腐蚀作用,腐蚀速率达到1mm/a以上。缓蚀剂CT2－13是一种性能优良的钻井液抗氧缓蚀剂,与现场钻井液配伍 性好,可将钻具腐蚀速率控制在0.3mm/a以下。缓蚀剂CT2－13适用于聚合物、聚合物低固相、聚磺钻井液中溶解氧腐蚀防护,可应用于深井作业。     

钻井泥浆除硫剂的研究

本文介绍了一种无机锌盐化台物——川设6—1钻井液除硫剂,根据试验结果,论证了它对钻井液的除硫效率和对钻具的防腐效果;并与两种进口的钻井除硫剂进行了对比.现场试验结果表明:川设6—1除硫反应快、效率高、成本低,使钻井液中的硫化氢浓度很快降低到安全界限,从而防止了钻具和套管的硫化物应力腐蚀和失重腐蚀,大大延长了钻具的使用寿命,并避免了钻井操作人员的硫化氢危害.     

钻具腐蚀与钻井液控制概述

文章从电化学基础入手,分析了钻具腐蚀机理和七种主要腐蚀介质对钻具的腐蚀过程、类型、影响腐蚀速度的因素,叙述了针对不同腐蚀介质控制腐蚀的钻井液工艺.着重讨论了H2S腐蚀对钻具的严重损害及其后果和除硫剂的使用问题.特别提出钻井液中活性S2-和"安定"S2-的概念,指出钻井液全硫含量与是否使用除硫剂无关,有过H2S污染史的钻井液及设备接触酸后将有H2S释放造成危害,应予高度重视.钻具腐蚀控制是一项综合性技术,就钻井液工艺而言,对不同的介质污染采用相应控制措施,着重控制污染较重危害最大的腐蚀.     

聚合物盐水泥浆对钻具的腐蚀与防护

介绍了中原油田泥浆对钻具的腐蚀情况及其防护技术。用钻具实验环法对现场几口井钻具腐蚀情况进行了跟踪调查,结果表明,聚舍物盐水泥浆对钻杆的腐蚀性强,坑蚀严重,局部腐蚀造成整体报废,大部分钻具进尺不到3万m,钻具剌穿和断裂情况时有发生。用旋转挂片失重法、滚动失重法及腐蚀疲劳试验研究了钻具腐蚀的影响因素,结果表明,溶解盐(由于中原油田富含石膏层)和溶解氧是中原油田钻具腐蚀的主要根源。复合缓蚀剂(Na_2SO_3与Nm—1复配)缓蚀效果好,对泥浆性能无不良影响且润滑性能好。泥浆中加入缓蚀剂后,可减少对钻具的腐蚀损失,从而降低钻井成本,对钻井循环系统设备及套管起到保护作用,减少甚至避免了钻具刺穿和断裂事故,此外对泥浆润滑性也有所改善,减少了卡钻事故,取得了良好的社会经济效益。     

新型钻井液用除硫剂对钻具的腐蚀实验评价

在开采高含硫化氢地层过程中,为了保证钻井工程的正常进行、防止钻具腐蚀以及现场工作人员的生命安全.必然要向钻井液中添加除硫效率高、溶解度大的除硫剂来清除侵入井下的硫化氢气体.但是在钻井过程中常常忽略了除硫剂本身对钻井工具的腐蚀问题.因此,采用模拟井下高温动态的方法,将2种新型除硫剂对钻具钢N80、G105和S135的腐蚀情况进行了实验研究,检验其腐蚀程度.有机除硫剂对钻具产生严重腐蚀,无机除硫剂能置换出钻具中的铁成分,引起钻具的腐蚀.需向钻井液中添加适当的缓蚀剂来减缓钻具的受腐蚀程度.     

普光气田气体钻井钻具失效情况及其规律研究

气体钻井技术不同于常规钻井液钻井,截至2007年,普光气田开展气体钻井现场施工30余井次,在该气田勘探开发建设工程中发挥了重要作用。但是,在气体钻井现场应用中已经暴露出不少问题,其中最大的问题之一就是断钻具事故频繁,多数进行气体钻井施工的井,或多或少地发生过断钻具事故。对普光气田气体钻井的断钻具事故进行统计分析发现,气体钻井钻具失效形式以断为主,牙轮钻头钻井钻具失效频率远高于空气锤钻井;钻杆断口多呈现腐蚀疲劳和应力腐蚀特征,而钻铤断口规则,表现为疲劳断口特征。最后,初步给出了预防气体钻井钻具失效的4项技术对策,并提出今后的攻关研究方向,为今后的理论研究和现场试验有较好的实际指导作用。     

空气钻井在TABNAK气田的合理应用

空气泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻井速度为6.52m/h,与泡沫钻井速度(5.23~ 6.63m/h)相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井液,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

空气钻井安全钻进特性分析

空气钻井技术被钻井界认为是提高钻井速度、缩短钻井周期的一项实用性技术。与常规钻井液钻井技术相比,空气钻井在提高机械钻速、避免地层伤害、避免地层漏失方面具有明显优势,在控制地层压力、地层流体流入能力等方面存在不足。总结出了影响空气钻井安全钻进的“十大”因素,即井眼清洁、地层出水、井眼稳定、井下着火和爆炸、井斜控制、井控问题、气侵早期监测、钻具的腐蚀及冲蚀、钻具断裂和钻井液转换,并对上述因素进行了详细的分析。普光气田空气钻井实践证明了空气钻井技术的优势,但同时也暴露出一些问题。只有全面理解和掌握了空气钻井技术,才能充分发挥其优势和潜力,加快普光气田及周边区块的勘探开发步伐。     

大港油田板深7井钻井液工艺技术

板深7井是大港油田板桥古潜山构造的一口重点超深探井,完钻井深5191.96m。该井针对不同的地层采用不同的钻井液体系。二开选用聚合物钻井液和相应的技术措施,有效地抑制了地层造浆;三开选用硅基防塌钻井液,性能保持低粘度、低切力、高动塑比,利于携砂、脱气,具有良好的流变性和防塌性;四开实施欠平衡钻井技术,采用无固相钻井液体系。现场应用表明,在清水中加入1％的碱式碳酸锌、0．2％的缓蚀剂和适量烧碱,用可溶性盐来调节钻井液密度,防止了二氧化碳、硫化氢对钻具的腐蚀,保护了油气层,满足了欠平衡钻井的施工要求。     

千米桥潜山小间隙欠平衡钻井液研究

在对千米桥古潜山凝析油气藏地质特征、完钻井情况进行分析的基础上,对大港油田千米桥古潜山凝析油气藏进行了一系列的研究,包括奥陶系小间隙钻井液密度、粘度、抑制性、抗高温性、抗污染能力等研究;奥陶系小间隙井油气层保护研究;钻进过程中,奥陶系酸性物质对钻具的防腐蚀性研究。结果表明,钻井液密度小于1.0g/cm3时用油包水钻井液;封堵漏层时,采用复合堵漏剂和单封;用碱性碳酸锌和缓蚀剂进行防腐。现场应用10多口井,均取得了较好的效果。     

气基流体欠平衡钻井腐蚀/冲蚀研究现状及进展

气基流体欠平衡钻井包括纯气体钻井、雾化钻井、泡沫钻井和充气钻井。目前国内的气基流体钻井主要以提高钻速、防漏堵漏和保护储层为出发点，较少考虑气基流体钻井中出现的腐蚀/冲蚀特点及其危害。国外对气基流体欠平衡钻井中的腐蚀已引起足够重视，并采取了化学法、非化学法、非欠平衡为主的3种方法加以解决。为此，综述了国内外在实施气基流体欠平衡钻井中遇到的腐蚀/冲蚀实例、机理及预防措施，目的是预防欠平衡钻井腐蚀/冲蚀发生，确保气基流体欠平衡钻井的安全可靠，为该技术在国内油气田合适地层的推广提供技术支撑。同时建议除加强对其腐蚀/冲蚀交互作用机理研究外，还应加快缓蚀剂开发和井口监测装置的研制。     

含硫化氢气井钻井过程中的腐蚀因素与防护研究

在含硫气井的钻井过程中对于HRC大于22的钻具钢材除了腐蚀疲劳之外，在pH值小于9的环境中会发生硫化物应力腐蚀破裂，这种破坏比腐蚀疲劳更突然、更快，使钻杆大量损坏。含硫气井在钻井过程中，由于湿硫化氢的出现，常常会出现油管、套管、钻井设备、钻井仪器以及对支持保护管柱的水泥环柱等腐蚀和损坏问题，为此，阐述了湿硫化氢的腐蚀特点、机理，归纳总结了影响腐蚀的因素，综述了如何在这些方面防止其腐蚀，使损失减小，为指导油管、套管防腐工程实践提供了依据。建议在钻井过程中采用碱性钻井液，其pH值可到9或更高(至pH值12)，以减缓或防止钻井过程中电化学从硫化物应力腐蚀破裂；含硫气井用的钻杆应该间歇使用。钻杆停用堆置时间可使其放氢，使钻杆恢复韧性，防止硫化物应力腐蚀断裂。     

国内外连续管钻井技术发展现状

连续管钻井技术由于其高效性、经济性、环保性和安全性逐渐成为钻井技术的新热点。目前,国外几大石油公司在成熟的井下钻具组合基础上研发了多项先进技术,在连续管钻井领域取得重要突破,而国内仅处于现场试验阶段,与国外相比仍有较大差距。介绍了国外的连续管钻井先进技术,在国内连续管钻井系统现场试验现状的基础上,提出了连续管钻井系统在未来的应用前景与发展趋势。     

气体钻井井口腐蚀(冲蚀)检测装置设计与应用

为了提前预知气体钻井工况下可能引起的腐蚀(冲蚀)危险,研制了适用于气体钻井的井口腐蚀(冲蚀)检测装置。该装置克服了现有技术的不足,安装在气体钻井排砂管线(或测试管线)上,可快速真实监测气体钻井腐蚀(冲蚀)速率,为现场实施气体钻井提供指导,降低井控风险。现场监测结果表明,用该装置测得S135腐蚀棒的平均腐蚀(冲蚀)速率为9.5 mm/a,其表面光滑,局部有细小凹坑,属于典型的高速气流携带钻屑的冲蚀行为;P110腐蚀棒平均腐蚀速率为1.58 mm/a,其表面腐蚀均匀,有细小凹坑,主要为CO2的腐蚀产物FeCO3以及地层岩屑的主要成分SiO2,此外还夹杂少许地层水中的无机盐,符合CO2冲刷腐蚀特征。建议采用抗CO2腐蚀的管材或向环空添加缓蚀剂的方法预防腐蚀。