特殊扣防腐油管在大位移气井作业中的应用

为了降低特殊扣防腐油管在作业过程中失效带来的风险,控制钻完井作业成本,分析了两种典型气密性防腐油管扣的设计原理;介绍了特殊防腐油管扣在南海东部海域A气田开发作业中的应用实例;提出了特殊扣防腐气密性油管的正确操作工艺;分享了特殊扣防腐油管出井后在维护保养方面所获得的经验;通过改进操作工艺,在后续5口大位移气井的作业过程中,未因特殊扣防腐油管造成非生产时间。为特殊扣防腐油管在大位移气井中的应用提供了技术指导,为高含腐蚀气体的气田开发提供了借鉴。     

基于正交试验的气密特殊螺纹油管接头密封性能研究

开发深海油气需要钻探大量超深井、大位移井,井下油管需要承受水下复合载荷的综合作用,这对气密特殊螺纹油管接头的密封性能提出挑战。以?99.25 mm×6.45 mm气密油管特殊螺纹接头为研究对象,以密封面最大接触压力为考核指标,依据ISO 13679标准A系试验载荷包络线对正交优化试验结果进行密封性能分析。分析结果表明：密封面最大接触压力影响因素敏感性由大至小的顺序为：密封面角度>扭矩台肩角度>螺纹承载面角度>螺纹锥度>螺纹螺距;气密特殊螺纹油管接头参数最优组合为密封面角度10°、扭矩台肩角度-12°、螺纹承载面角度12°、螺纹锥度1∶18、螺纹螺距4.8 mm;优组后油管接头在ISO 13679标准A系试验载荷下各加载点密封性能良好。所得结果对气密特殊螺纹油管结构的进一步优化设计具有指导意义。     

西部某气井油管螺纹脱扣失效分析

西部某气井使用的L80钢Φ88.90 mm×6.45 mm 外加厚油管螺纹接头发生了脱扣事故,为了探寻螺纹脱扣失效的原因,对失效样品进行了化学成分、拉伸性能、夏比冲击、洛氏硬度等理化性能检验,并对随机抽取的同批次未使用油管进行了螺纹检测、全尺寸试验等相关试验。结果表明,所用油管理化性能、螺纹参数、实物试验均符合相关标准要求,该失效为低载荷滑脱失效,主要是由于现场操作上扣过程中发生了错扣,引起油管螺纹粘扣,导致螺纹的连接强度大幅度降低。     

油套管钢在甲酸盐-磷酸盐复配完井液中的腐蚀行为

采用高温高压模拟浸泡试验并结合多种表面分析手段,对超级13Cr马氏体不锈钢（油管钢）和P110碳钢（套管钢）在不同体积百分比的甲酸钾-焦磷酸钾复配完井液的腐蚀行为进行了研究。结果表明,对于超级13Cr马氏体不锈钢,复配完井液的主要腐蚀风险来源于其中的S元素夹杂,产物膜中S的富集是造成其耐蚀性降低的主要原因;而对于P110碳钢,高温下腐蚀产物厚且疏松,甲酸盐比例的增加可以缓解其表面腐蚀产物的沉积,从而提高产物膜的致密性,提高其高温耐蚀性。     

油套管钢在甲酸盐-磷酸盐复配完井液中的腐蚀行为

采用高温高压模拟浸泡试验并结合多种表面分析手段,对超级13Cr马氏体不锈钢（油管钢）和P110碳钢（套管钢）在不同体积百分比的甲酸钾-焦磷酸钾复配完井液的腐蚀行为进行了研究。结果表明,对于超级13Cr马氏体不锈钢,复配完井液的主要腐蚀风险来源于其中的S元素夹杂,产物膜中S的富集是造成其耐蚀性降低的主要原因;而对于P110碳钢,高温下腐蚀产物厚且疏松,甲酸盐比例的增加可以缓解其表面腐蚀产物的沉积,从而提高产物膜的致密性,提高其高温耐蚀性。      

考虑温度影响的特殊螺纹油管接头有限元分析

为了解不同温度下依靠主密封面密封的特殊螺纹油管接头的力学行为,为特殊螺纹油管接头的设计和使用提供依据,采用Abaqus有限元软件建立了特殊螺纹油管接头三维有限元模型,分析了温度对接头密封面、扭矩台肩及螺纹段Mises应力和接触压力分布规律的影响。分析结果表明:不同温度下,沿螺纹锥度方向螺纹段扣牙最大接触压力及最小接触压力分别位于螺纹段第1扣和第11扣处,符合螺纹扣牙接触压力分布规律;油管接头最大Mises应力均出现在接头密封面及扭矩台肩处;随着温度升高,各螺纹牙Mises应力逐渐增大,而螺纹牙接触压力增加幅度较小;随着温度升高,密封面接触压力呈先增大后减小的趋势;扭矩台肩处接触压力随温度升高而增大。因此,应用于高温高压气井的特殊螺纹油管接头,在设计和实际应用中应考虑温度的影响。     

超深气井油管气密封检测应力分析及防控措

为预防气密封检测压力不当对超深气井油管螺纹造成初始损伤,采用接触问题分析的有限元法,建立了3种型号的油管气密封检测有限元力学模型,针对塔里木油田某超深气井油管螺纹气密封检测的应力问题进行了定量、系统的研究。结果表明:当下部悬重油管重力超过一定值后,气密封检测会造成油管螺纹大端最后三扣扣跟的塑性变形,随着提拉力的增加,塑变面积也随之增加;在相同的工况下,增加油管的壁厚并不会明显改善大端最后三扣扣跟处的应力集中现象。通过改进气密封检测压力和提高油管螺纹钢级可以明显提升油管螺纹的服役安全系数,建立的模型可以为油管螺纹气密封检测应力分布规律定量地提供理论依据。     

酸性气井井筒腐蚀控制技术研究

采用高温高压腐蚀挂片、气田水化学分析、多臂井径仪测井等方法,在含H_2S/CO_2酸性气井中,研究了缓蚀剂对井下油管的保护效果。试验结果表明,评选的缓蚀剂防腐效果良好,井下加入缓蚀剂4年后,全油管平均腐蚀速率为0.04mm/a,腐蚀速率远低于腐蚀控制指标0.1mm/a;油管腐蚀主要集中在井筒上部和底部。     

特殊螺纹接头上扣螺纹过盈量设计

针对特定工况要求设计的低钢级、薄壁油管特殊螺纹上扣扭矩较低问题,首先采用蒙特卡洛方法对不同加工偏差组合的接头进行有限元模拟分析,得到上扣螺纹过盈量与台肩扭矩的线性关系,由此初步确定满足工况要求的上扣螺纹过盈量设计值。然后利用实物上卸扣方法进行了试验验证。结果表明,利用有限元方法可快速分析实际特殊螺纹接头在不同上扣螺纹过盈量下的台肩扭矩分布,最大台肩扭矩与实物上卸扣试验结果基本一致。     

VAM型油管在气井完井中的应用

VAM型油管是80年代为解决高温、高压超深井的油管密封问题(特别是气井的油管密封)而设计生产的。它的特点是管柱连接采用梯形螺纹和管端锥面接触密封(不用密封脂),并增加了扭矩台肩。梯形螺纹增强了螺纹耐受扭矩的能力,可以承受比普通油管更大的扭矩,而且不易粘扣。与端面成20°角的扭矩台肩面,一方面承受由上扣扭矩产生的端面压力,另一方面由于有20°角而产生的径向分力使密封面的密封更加可靠。近10多年来国际上在深层、高温、高压气井的生产实践证明,这种新型油管能适应各种恶劣的生产环境。华北雁翎油田在向井下注高压氮气完井管柱中也应用了VAM油管,取得了较好的效果。本文较详细地介绍了这种油管的特点及使用中应注意的问题。     

海上高温高压气井生产管柱优化设计

针对东方气田高温高压的地质环境给生产管柱下放、承压、受力变形、耐腐蚀等方面带来的一系列的技术问题,探讨了高温高压气井生产管柱的优化设计。对油管及井下工具的选型提出了具体的要求和优选办法;对不同工况下生产管柱进行了受力分析,根据管柱受力分析的结果及高温高压的特点,以东方气田D2井为例,确定了针对海上高温高压气井生产管柱采用射孔和生产联作两趟下入式结构。通过研究,能够有效地分析高温高压井的井筒温度和压力分布,以及温度和压力对油管的影响,包括温度和压力作用下油管的应力与油管的变形等,并能根据设计安全系数评价分析对象的安全性,这些计算结果可对现场作业起到一定的警示作用。     

经均质处理的连续油管性能试验研究

针对连续油管焊接过程产生粗大贝氏体组织的问题,用均质处理工艺对连续油管进行均质处理,使连续油管具有均匀回火索氏体组织.对均质处理的连续油管材料的金相组织、力学性能、疲劳性能和高温高压腐蚀性能进行试验分析,结果表明,经均质处理的连续油管机械性能达到了ST125T、ST140T钢级,属于超高强度连续油管.其材料的硬度高于常...     

API油管螺纹激光淬火技术应用

应用激光表面热处理技术对API油管螺纹表面进行淬火,在保证原机体钢级屈服强度、抗拉强度、伸长率和冲击功等力学性能的条件下,既不改变螺纹的几何尺寸精度,又能增强螺纹的表面硬度和耐磨、耐蚀性能,提高油管的使用寿命,可有效解决采油作业中的油管粘扣问题。     

某油田注水井P110钢级油管接箍开裂失效分析

某油田注水井P110钢级油管接箍发生纵向开裂。用金相显微镜、扫描电镜以及X射线衍射仪(XRD)等仪器,从裂纹形貌、螺纹特征、理化性能、腐蚀产物及水质等方面进行了试验分析。试验分析结果表明,接箍的化学成分和力学性能均符合API Spec 5CT—2018《套管和油管规范》的要求。P110钢级油管接箍是由于所注入的水中硫酸盐还原菌等微生物新陈代谢产生了H₂S,从而发生了硫化物应力腐蚀开裂。     

重庆气矿气井腐蚀现状及防腐对策

由于天然气中含有H2 S、CO2 、水等腐蚀性介质 ,井下油管会发生严重的腐蚀破坏。针对重庆气矿气井腐蚀现状 ,在分析影响井下油管腐蚀因素的基础上 ,提出在现有条件下 ,气井防腐除选用抗硫耐腐蚀材料外 ,最经济有效的措施是加注适宜的缓蚀剂 ;并就重庆气矿气井缓蚀剂保护技术、气井防腐管理和后续防腐工作提出了建议 ,形成有针对性的气井防腐对策 ,用以指导日常气井防腐工作 ,确保气田高效、稳定生产。     

油管和套管标准中部分技术条款探讨

针对油管和套管标准中批的定义、硬度试验、硫化物应力开裂试验(SSC)、抗挤毁试验、接箍钢级替代、接箍承载面宽度以及偏梯形螺纹黑皮扣这7个未明确或存在疑义的条款进行分析。提出了一些合理化建议,为采购方在订货时和制造厂生产油管和套管产品时进行质量控制提供参考。     

高酸性气田聚合物—甲酸盐封隔液的室内实验研究

四川盆地普光、罗家寨和元坝等高酸性气田的开发是一个世界级难题。在高温、高压、高含H₂S和CO₂气井生产过程中,需要向油管与套管的环空中注入防腐能力强的封隔液来防腐,以保证油管、套管及井下工具能够安全工作。该封隔液必须抵御酸性天然气的侵入而保持防腐性能稳定,一旦与储层接触也不损害储层。为此,通过大量的室内实验,研制出了聚合物—甲酸盐盐水封隔液体系。该体系以NaCOOH和KCOOH为加重剂,体系密度可达1.45 g/cm³;用黄原胶（XC）和复配聚阴离子纤维素（PAC）来调节流变性并降低滤失量;用抗高温保护剂HTS来进一步提高聚合物的抗温能力。通过72 h的高温高压含H₂S和CO₂天然气侵入实验,评价了该封隔液对G3、N80和TP110SS等3种钢材的腐蚀防护效果,结果表明钢材的腐蚀速率均低于0.076 mm/a。结论认为：该封隔液体系具有密度范围宽、抗温性好、防腐能力强、保护储层效果佳以及能够在井下环空长期稳定等优点,具有推广应用价值。     

钛合金油管井首次在超深高含硫气井应用

<正>随着元坝205-2井完井封隔器顺利坐封,标志着由中石化西南油气分公司联合天钢共同研制的钛合金油管在元坝205-2井顺利完成首次入井。该井完井投产管柱采取钛合金油管取代了常用的镍基合金油管,是钛合金油管在超深高含硫气井的首次入井使用,油管上扣顺利,并进行了氦气螺纹泄漏检测,均未发生泄漏。钛合金油管具有重量轻、抗腐蚀和耐磨性     

油管和套管标准中部分技术条款探参

针对油管和套管标准中批的定义、硬度试验、硫化物应力开裂试验（SSC）、抗挤毁试验、接箍钢级替代、接箍承载面宽度以及偏梯形螺纹黑皮扣这7个未明确或存在疑义的条款进行分析。提出了一些合理化建议，为采购方在订货时和制造厂生产油管和套管产品时进行质量控制提供参考。     

深水高温高压气井井筒服役安全状态评价

随着深水油气资源开发不断深入,地质条件日趋恶劣,高温高压环境逐渐成为常态,常伴有井筒完整性失效问题发生。针对深水高温高压气井开发过程中存在的井筒完整性失效问题,基于相关完整性标准,考虑生产过程中井况风险因素及屏障风险因素,完善了深水高温高压气井井筒完整性风险评价体系,并基于深水井相关定义及温度压力管理经验,采用层次分析及风险矩阵方法对井深、水深、压力、产量、温度、H₂S分压与CO₂分压等风险因素进行了量化,优化了深水高温高压气井井筒完整性风险评价模型,对井筒完整性风险等级进行了划分,开展了实例评价。结果表明,通过模型评价可量化得到深水高温高压气井井筒完整性风险值及风险等级,且螺纹密封、油套管材料、防腐措施等因素为影响深水井井筒完整性的主要因素。在设计及生产管理过程中应对风险主控因素重点考虑。