火驱稠油热采井TP90H-9Cr套管热处理工艺优化试验研究

分析了火驱稠油热采井套管钢种的化学成分特点和技术要求,选择电站锅炉用10Cr9Mo1VNb钢作为火驱稠油热采井套管的替代钢种,并对其原有的热处理工艺进行优化改进。结果表明:经过热轧态直接回火处理的TP90H-9Cr套管材料,其高温强度、抗氧化性能和抗CO_2腐蚀性能满足使用要求;TP90H-9Cr套管的室温组织存在一定程度的轧态组织位相遗传,但通过合金元素的固溶强化、析出强化可使其各项性能指标满足要求。     

高强度稠油热采井专用套管TP110H的开发

在充分了解油田实际使用工况的基础上,天津钢管集团股份有限公司成功开发出一种高强度的稠油热采井专用套管——TP110H。介绍了该钢级的套管开发背景、性能指标、基本生产工艺、实际性能检验结果及油田使用情况。实际使用表明,TP110H钢级套管能完全满足井深在1 500 m左右、注汽温度375℃、注汽压力21 MPa的稠油热采井使用工况要求。     

火烧油层稠油热采井专用套管的设计开发

分析了火烧油层稠油热采的机理和火烧油层稠油热采井对套管的性能要求,提出了其专用套管的力学性能和使用性能指标,并对生产的TP90H-3Cr和TP90H-9Cr两种套管的力学性能、整管使用性能、高温拉伸性能、抗CO2腐蚀能力进行检验。结果表明:TP90H-3Cr和TP90H-9Cr套管的性能指标达到或超过设计要求,热稳定性和抗高温软化能力优良,抗CO2腐蚀性能优异,满足油田火烧油层稠油热采井的实际使用要求。     

耦合非均匀地应力的热采井套管塑性损伤分析

针对高温非均匀应力导致套管承受热应力和非均匀载荷,并引起套管失效的问题,建立了油管、套管、水泥环和地层耦合系统有限元模型。将温度场和应力场耦合分析,同时考虑高温下套管屈服强度和弹性模量的改变,分别研究了注汽温度、非均匀系数和油管导热系数对N80、TP90H套管塑性损伤影响。研究结果表明,井筒径向半径≤6.5m为热采温度影响区;TP90H套管对温度和非均匀载荷敏感性甚过N80套管;N80套管适用于低注汽温度、低深度井,TP90H套管因剩余强度较高更适用于恶劣的环境,但其轴向热膨胀较大,需配合地锚使用。此研究更接近套管服役环境,为注采工艺优化及套管安全性评价提供了依据,对预防套损具有指导意义。     

热采井用套管材料高温拉伸性能试验研究

研究某热采井用110H钢级套管材料在不同温度下的拉伸性能。试验温度选用相关标准推荐的180,240,290,325,350℃,另增加室温拉伸试验。试验结果表明:随着温度升高,该110H钢级热采井用套管材料的屈服强度、抗拉强度均呈下降趋势,且屈服强度对温度更加敏感,下降程度满足相关标准要求;弹性模量随着温度升高也呈下降趋势。对试验结果进行拟合,拟合可信度较高,可用于套管柱设计和选材时参考使用。     

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。     

天津钢管集团股份有限公司开发出火烧油层驱油法稠油热采井用套管

日前,天津钢管集团股份有限公司通过与相关油田合作,成功开发并批量生产出火烧油层驱油法稠油热采井专用套管。这是国内外首次开发生产此类套管,标志着天津钢管集团股份有限公司在稠油热采井专用套管的研发方面走在世界前列。     

几种热采井用油管钢在次生H_2S/CO_2环境中的腐蚀行为

利用动态高温高压釜模拟研究了普碳油管钢N80和两种热采井用低合金油管钢TP100H和TP110H在稠油热采次生H_2S/CO_2腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:在次生H_2S/CO_2腐蚀环境中,N80钢呈非均匀腐蚀特征,导致其腐蚀速率较低;TP110H钢及TP100H钢的腐蚀速率略高于N80钢的,清理产物膜后,呈现均匀腐蚀特征;三种钢的腐蚀速率与微观形貌特征一致,随腐蚀时间的延长,钢表面粗糙度增加,腐蚀速率降低。     

热采工况下钛合金筛管性能计算与实验研究

钛合金材料由于具有高的比强度,低弹性模量,优异的机械性能、耐高温性能和耐腐蚀性能,成为下一代解决稠油热采工况下高套损率的优选材料,但在热采工况下钛合金割缝筛管的性能还缺乏研究.在模拟辽河油田稠油热采典型工况条件下,使用有限元计算和实物试验相比对的方法,对钛合金筛管理化性能、轴向热变形、轴向热载荷、大狗腿度下筛管及割缝形...     

海上某油田高温高压水蒸汽对热采井管柱腐蚀问题研究

随着稠油开采的投入逐年增大,稠油热采技术成为石油行业研究的热门。稠油热采中,蒸汽吞吐通常作为油田规模蒸汽驱开发之前的先导开发方式。但是,高温高压蒸汽进入油管后,可能会对油管造成腐蚀和结垢。尤其在氮气纯度不够时,会携带有氧气,这样会对热采井管柱造成严重腐蚀。再者,考虑到热采井套管承受高温、高压引起的交变热应力的影响,腐蚀后的管柱管壁减薄或者局部穿孔,这些情况极易造成管柱形变和断裂。因此对高温高压氧腐蚀研究的开展就显得尤为重要。本文从不同氧含量、不同高温、不同水质情况等因素研究了高温高压蒸汽对热采井管柱腐蚀问题。     

稠油蒸汽吞吐热采井套管柱应变设计方法

分析了某油田稠油蒸汽吞吐热采井套管的服役行为及其失效模式;提出了一种基于应变的套管柱设计思路,基于应变的设计方法主要针对管柱纵向变形进行,其目的是允许材料在安全范围内发生塑性变形;并应用实例验证了该套管柱应变设计的合理性。     

CPE机组上CB110-5Cr抗CO_2腐蚀油套管的研发

介绍了CB110-5Cr抗CO_2腐蚀油套管的化学成分及其设计思路。通过对样管的试制及其力学性能的测评,确定CB110-5Cr油套管的淬火、回火温度。通过对比CB110-5Cr和P110钢级样管的极化曲线和高温高压釜试验,评定CB110-5Cr耐腐蚀性能。试验结果表明:CB110-5Cr油套管的力学性能满足API Spec 5CT—2011中P110钢级的要求,且具有较高的冲击韧性;中低温时,随着CO_2分压的增加,CB110-5Cr油套管的抗腐蚀速率增加,其抗腐蚀性能明显优于P110钢级油套管;当温度升到90℃以上时,P110油套管的抗腐蚀性能优于CB110-5Cr油套管。     

CB80高强度耐低温管线管热处理工艺研究

以淬火硬度、金相组织和晶粒度为评价尺度,确定CB80管线管的最佳热处理制度;利用透射电镜及EDS,对CB80管线管第二相粒子的形貌及成分进行分析。分析认为:淬火温度为1 020℃,回火温度在560~580℃时,CB80管线管的性能满足API Spec 5L—2012标准对X80QO钢级的要求,且具备较高的低温冲击性能;Nb、V、Ti在1 020℃时能充分溶解于奥氏体中,并在回火过程中析出,从而起到强化作用,提升钢管性能;调质态下的CB80管线管中析出物主要为NbC和少量的TiN;CB80调质样管的微观组织主要由回火马氏体板条以及析出物构成,回火后马氏体中的碳化物较少,位错密度不高。     

热采井温度对套管性能的影响及预应力值计算方法

热采井套管柱受力较普通井套管柱更为复杂,通过对现有部分资料的调研和分析,介绍了热采井温度对套管性能参数的影响规律,建立了套管屈服强度、弹性模量、线膨胀系数随温度变化的回归模型。同时,针对近年来现场套管设计中出现的几个问题进行了探讨,指出在进行热采井套管柱设计时应注意的问题。考虑到温度对套管性能参数的影响,举例计算了热采井套管所需要的预应力值,供套管柱设计人员参考。     

油气田生产开发期套管的损坏原因分析——《油套管标准研究、油套管失效分析及典型案例》(2)

简介了套管损坏调查情况。分析了不合理高压注水、欠注开发、断层附近井的注水开发油田,盐岩层(含膏岩层)塑性流动及疏松砂岩油层出砂油田、注蒸汽单井吞吐热采稠油油田生产开发期套管损坏的特点、原因及机理,并简要分析了油气田生产开发期套管腐蚀失效情况及机制。     

衡阳华菱钢管有限公司生产的热采抗扭套管在辽河油田成功下井

<正>2011年10月24日,衡阳华菱钢管有限公司(简称衡阳钢管)首次供辽河油田的Φ177.8mm×9.19mm HS110H HSN热采抗扭套管在辽河油田曙光油田曙1-52-K023井下井试压成功。这是衡阳钢管生产的热采抗扭套管继在中石化胜利油田试井成功、批量投入使用后,第一次成功进入中石油辽河油田。     

10Cr3Mo钢与N80钢的高温力学性能

10Cr3Mo钢是以N80钢为基础加入了Cr、Mo、Ni等合金元素,对相同热处理工艺下的这两种套管钢进行了高温力学性能试验,并对其进行显微组织结构观察。通过蠕变试验,推得了这两种钢的蠕变本构方程。对两种钢进行室温、高温拉伸试验以及室温冲击试验结果表明,在提高Cr、Mo等元素的含量后,10Cr3Mo钢的抗拉强度仍维持原有钢级水平,屈强比略有增加,伸长率稍有下降,冲击性能有所降低,但高温抗蠕变能力显著提升。使用10Cr3Mo钢作为80钢级的热采井套管将能有效减少因为蠕变因素导致的热采井失效问题。     

国外新型热作模具钢及其热处理工艺

主要叙述了H13、QRO80M、QRO90SUPREME等新型热作模具钢的性能、使用特点及其热处理工艺技术方法。H13钢是应用广泛的中温 (<6 0 0℃ )热作模具钢 ;与第 2代热作模具钢相比 ,QRO80M、QRO90SUPREME钢具有①更细的显微组织 ;②更高的回火稳定性 ;③更好的热强性 ;④更高的高温强度和相同的常温力学性能     

热作模具用H13和Dievar钢的热疲劳性能

对比研究了回火温度对热作模具用H13和Dievar钢热疲劳性能的影响。H13和Dievar钢经过520、580和640 ℃回火处理后,采用自主搭建的Uddeholm自约束疲劳试验装置分别对试样进行1000次热疲劳试验,并用热疲劳损伤因子对热疲劳损伤过程进行定量描述。结果表明,在相同回火温度下,Dievar钢具有较低的硬度和较高的冲击性能,抗疲劳性能优于H13钢。H13和Dievar钢在580 ℃ 回火处理后,碳化物尺寸分别约为10.1 μm和6.3 μm,H13钢碳化物含量高且尺寸大,导致韧性和抗热疲劳性能降低。     

N80-1油管在火驱稠油开采过程中的失效原因分析

采用宏观、金相、XRD等手段,对N80-1油管在新疆稠油热采井火驱工艺开采过程中断裂的原因进行分析。分析认为:该断裂为过载断裂,导致油管过载断裂的主要原因是火驱过程中原油燃烧温度过高,使油管发生高温软化。原油燃烧生成的高CO_2分压导致CO_2腐蚀严重,腐蚀使管体发生点蚀和壁厚减薄,燃烧过程中钢管表面的高温氧化也导致壁厚减薄,都会加速管体发生过载断裂。指出C-Mn系油管不适合用于稠油热采井火驱开采工艺,建议选用Cr-Mo系调质钢种的稠油热采专用管。