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。     

低温连续油管作业设备的研发与应用

为了满足连续油管作业设备低温环境下的安全适用性,通过开展连续油管设备低温适应性技术、高效集成技术、预热及保温技术等方面研究,逐步形成具有自主知识产权的低温连续油管作业核心技术,并创新研发了新型低温连续油管作业设备。新型的低温连续油管作业设备能够满足-45 ℃低温环境作业需要和-60 ℃低温环境存储要求,已在俄罗斯西伯利亚地区油气田投入使用。现场应用表明,整机性能稳定可靠,具有较强的低温适应性,能够满足低温恶劣环境下连续油管作业及施工需要。     

N80钢的CO_2腐蚀行为试验研究

我国中西部的油田,大多面临严重的CO2腐蚀危害。为更清楚了解油管套管常用的N80钢在现场条件下腐蚀形貌、腐蚀速率等腐蚀行为,为油田选材提供依据,进行了模拟现场环境的腐蚀试验研究。研究结果表明,在温度为92℃、介质流速为12m/s、CO2分压为29648kPa、总矿化度为346g/L的水介质中,N80钢的平均腐蚀速率为08224mm/a,按NACE RP—0775—91标准属于极严重腐蚀;腐蚀试样表面除了存在大面积凹陷外,还有较深的腐蚀坑;金属表面腐蚀产物分为三层,各层形态和成分不同,但都不很致密;腐蚀产物主要是碳酸的复盐和Fe3C。     

预应力隔热油管

根据稠油热采工艺对配套隔热油管的具体要求,成功研制预应力真空隔热油管,使国内隔热油管隔热等级由原来的B、C级提高到D、E级,并能在长期高温高压注汽过程中保持优异的隔热性能和安全性能。通过结构设计、管材选用、强度校核、工艺改进等技术研究,开发了N80钢级系列隔热油管、深井开采隔热油管、海洋开采隔热油管、超高温高压隔热油管等系列产品,并进行了现场应用。产品在下井深度、抗内压、抗外挤等技术指标均填补了国内空白,产品技术和质量水平达到国际领先,现已投入工业化生产。     

KYS-100型压裂井口保护器在扎那若尔油田的应用

对于埋藏较深、储层物性差、地层渗透率低的区块，压裂必将成为油井投产或后期油层压裂改造的主要手段。采用常规的2^7／8英寸压裂管柱摩阻较大，而且地层破裂压力较高，所以施工难以达到预期设计要求。新疆石油管理局采油工艺研究院研制的KYS-100压裂型井口保护器(配合3^1／2英寸压裂管柱)，于2001年在新疆莫北油田试验成功后(施工30余井次)，2002年又在哈萨克斯坦扎那若尔油田顺利完成了7口井的酸压作业，除去作业队人为原因，施工成功率100％。文章简要介绍这种保护器的特点及其应用情况。     

温度与油管CO2/H2S腐蚀速率的关系

采用高温高压釜,辅以失重法和扫描电镜,对不同温度下(80℃、90℃、100℃、110℃)油管钢N80、P110的CO2／H2S腐蚀速率进行了研究。结果表明,在试验温度范围内,随着温度的升高,两种钢的腐蚀速率先增后降,在90℃时达到最大,但P110钢的腐蚀速率总是高于N80钢。     

逐级释放压裂管柱简介

我们大庆油田压裂施工的特点,是不压井不放喷分层作业。目前,使用的滑套式压裂管柱还不能完全满足这个工艺的要求,存在着分层压裂时窜槽无法判断,影响了压裂资料的取全取准,存在着滑套动作不灵,影响了文明施工和安全生产。为了改进压裂管柱,我们开展了逐级释放压裂管柱的研究,取得了很大的进展,在生产上见到了效果,初步显示了这套管柱的优越性,实现了逐级释放封隔器,多层不停泵连续压裂,起油管不投堵塞器,安全生产也得到了很大的改善。下面把逐级释放压裂管柱的有关设计,试验简况介绍如下。     

影响碳钢CO2腐蚀速率因素的研究

采用某油田现场腐蚀工况环境,选择石油油管最常用材料J55钢,进行温度、CO2分压、试验时间等影响因素的研究。结果发现,在90℃,2.5MPa时,试样的平均腐蚀速率最低,而且平均腐蚀速率随时间的延长而降低。     

定向井分层压裂工艺

定向井分层压裂管柱,经室内研究试验合格后进入了现场应用。到目前为止在海拉尔油田共完成13口井18井次压裂现场试验,压裂施工均一次成功,施工成功率100%,取得了较好的工艺效果。压裂管柱适合井斜角大、井深及高压的压裂施工,能够满足一次施工实现2个层段压裂要求,管柱具有反洗井功能,能够预防和解除砂卡,可安全脱卡,实现了安全施工。     

Φ38.1 mm连续油管穿孔失效分析

为预防和减少连续油管使用中穿孔失效事故发生,提高其使用寿命和效率,通过理化性能检验、扫描电镜以及模拟试验等方法,对Φ38.1 mm×3.4 mm规格80钢级连续油管穿孔样管进行了综合分析。结果表明:超声和磁粉检测未发现穿孔附近管体存在缺陷;样管化学成分、金相及硬度分析,未发现异常;穿孔原因为油管在井内受到含砂流体冲蚀磨损,导致管体穿孔失效。     

温度对二氧化碳腐蚀产物膜形貌特征的影响

在高温高压静态釜中对3种油、套管钢材N80、P110和J进行了CO₂腐蚀模拟试验.用扫描电子显微镜(SEM)对比分析了腐蚀产物膜的厚度和表面平均晶粒大小随着温度改变的规律.结果显示,3种材料所得到的腐蚀产物膜的纵向形貌为双层结构;其膜厚随着温度变化的最大值均在120℃处,N80和J两种钢的最小值在160℃处,而P110钢则在180℃处.3种材料成膜晶粒的尺度随着温度的变化都出现了一个峰值和一个低谷,峰值都在120℃,低谷所对应的温度却不相同.N80和J两种钢在160℃,而P110则在180℃处.虽然3种材料腐蚀产物膜的峰值或低谷存在明显差异,但每种材料膜厚的峰值或低谷所处的温度与晶粒大小的峰值或低谷所处的温度却是相同的.     

抗180℃高温低腐蚀酸液体系构建及应用

针对高温深井酸化施工井下温度高、井下管柱和工具腐蚀严重的恶劣工况,笔者通过分子结构设计和合成,研发了抗180℃高温的新型高温缓蚀剂,并在此基础上优选其他助剂构建了2套抗180℃高温低腐蚀酸液体系。实验结果表明：①该缓蚀剂在180℃下,N80钢片在常规酸腐蚀速度为70 g/m2·h,具有良好的缓蚀性能;②体系无沉淀,不分层,具有良好的配伍性能和较高的抗滤失性;③在180℃下,N80钢片在0.4%和0.8%胶凝酸体系的平均腐蚀速率分别为87.3g/m2·h、95.8 g/m2·h。现场应用表明,抗180℃高温低腐蚀酸液体系满足高温深井酸压施工井下管柱和工具安全要求,施工结束后出井油管内壁光滑,酸压前后酸液性能表现良好,井下安全正常。     

抗180℃高温低腐蚀酸液体系构建及应用

针对高温深井酸化施工井下温度高、井下管柱和工具腐蚀严重的恶劣工况,笔者通过分子结构设计和合成,研发了抗180℃高温的新型高温缓蚀剂,并在此基础上优选其他助剂构建了2套抗180℃高温低腐蚀酸液体系。实验结果表明:①该缓蚀剂在180℃下,N80钢片在常规酸腐蚀速度为70 g/m2·h,具有良好的缓蚀性能;②体系无沉淀,不分层,具有良好的配伍性能和较高的抗滤失性;③在180℃下,N80钢片在0.4%和0.8%胶凝酸体系的平均腐蚀速率分别为87.3g/m2·h、95.8 g/m2·h。现场应用表明,抗180℃高温低腐蚀酸液体系满足高温深井酸压施工井下管柱和工具安全要求,施工结束后出井油管内壁光滑,酸压前后酸液性能表现良好,井下安全正常。      

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。     

油井管杆磨蚀规律的试验研究

研究不同油井环境对管杆磨蚀的影响规律,可以指导油田正确选择使用管杆材料。鉴于此,通过油井管杆磨蚀试验机,探讨了油井温度、径向载荷等因素对常用管杆材料磨蚀率的影响。试验结果认为:(1)随着温度的升高,管杆磨蚀率逐渐增大,而当腐蚀介质升高到一定温度时,管杆磨蚀率又有下降的趋势;(2)无论在什么温度条件下,非调质钢接箍与涂料油管组合使用的磨蚀率均小于20CrMo接箍与J55油管和20CrMo接箍与N80油管组合使用的磨蚀率;(3)管杆磨蚀率均随着径向载荷的增加而增大。     

温度对超级13Cr油管钢慢拉伸应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂试验方法,通过σ-ε曲线和SEM等分析了超级13Cr油管钢抗拉强度、延伸率、断裂时间、应力腐蚀开裂敏感性指数(kscc)和断口形貌;研究了温度对其在3.5%NaCl溶液中应力腐蚀开裂(SCC)的影响。结果表明:当温度<60℃时应力腐蚀的程度较轻;当温度>80℃时应力腐蚀的程度严重;随温度的升高,超级13Cr油管钢的抗拉强度降低,延伸率减小,断面收缩率减小,断裂时间减小,应力腐蚀开裂的倾向性增大,应力腐蚀开裂敏感性指数kσ和kε均呈现增大的趋势,且kε比kσ增大的趋势更显著;温度对超级13Cr油管钢的塑性变形性的影响比对抗拉强度的影响更大。     

Cr12MoV膨胀锥在管材膨胀试验中的应用

膨胀锥是膨胀工具的核心部分,对膨胀管技术的应用和发展意义重大.选用模具钢Cr12MoV为基材,设计加工了小锥度(6°)的膨胀锥,采用自上而下的膨胀工艺对J55套管和316L 不锈钢管进行径向膨胀.试验结果表明:经过1 020℃淬火+160℃低温回火处理后,Cr12MoV膨胀锥满足工作要求,并顺利完成对J55套管和316L不锈钢管的径向膨胀;2种管材的平均膨胀率分别为9.33％和9.05％,其长度减小幅度分别约为4.4％和3.6％,J55套管的回弹率要略大于316L不锈钢管.     

N80钢在CO2、H2S及其混合介质环境中的腐蚀行为研究

针对N80钢油套管在CO2/H2S共存环境中的腐蚀问题,利用失重法与电化学测试方法作对比分析,并利用扫描电子显微镜以及X射线衍射仪对浸泡腐蚀试验后的N80钢试样进行研究。结果显示,浸泡腐蚀试验结果与电化学测试结果一致,在单独CO2环境中,N80钢的自腐蚀电流与平均腐蚀速率最大,腐蚀最严重;在单独H2S环境中,N80钢试样腐蚀速率最小,自腐蚀电流最小;在PCO2/PH2S=1∶ 0.3 时,主要以H2S腐蚀为主,但在表面发生局部产物膜剥落,此时的腐蚀速率高于纯H2S条件下的腐蚀速率。研究表明,在单独CO2环境中,腐蚀以阴极反应过程控制为主;在单独H2S环境中,腐蚀以阳极反应过程控制为主;在PCO2/PH2S=1∶ 0.3时,腐蚀以阴极反应过程控制为主。