超级13Cr钢在含CO2的CaCl2完井液中应力腐蚀开裂行为

采用四点弯曲法实验研究了超级13Cr马氏体不锈钢在1.0MPaCO2、100℃和150℃下,密度为1.318kg/L的CaCl2完井液中的应力腐蚀开裂（SCC）行为;同时研究了溶液中氧含量和少量醋酸对应力腐蚀开裂敏感性的影响。结合动电位极化曲线,考察了材料在不同条件下的腐蚀电化学行为,其结果和四点弯曲法实验结果一致。在150℃不除氧条件下,材料的应力腐蚀开裂最敏感,此时开路电位（Ecorr）处于极化曲线上的第二个活化-钝化转换区域。扫描电子显微镜（SEM）结果显示,超级13Cr马氏体不锈钢以沿晶型方式开裂。     

Cr13钢在CO_2/H_2S环境中腐蚀规律试验研究

通过模拟腐蚀环境,采用慢应变速率拉伸方法研究Cr13钢在CO2/H2S环境中的力学性能以及腐蚀规律;利用金相显微镜、扫描电子显微镜观察拉伸断口的微观形貌,分析其断裂机理。试验结果表明：Cr13钢在空气、50g/L的Cl-水溶液、pH为5.0的饱和CO2溶液中的应力腐蚀敏感性不高,表现为韧性开裂;介质的pH从5.0降到4.0,可使Cr13钢在Cl-水溶液中及饱和CO2溶液中的应力腐蚀开裂敏感性增强,使Cr13钢从韧性断裂变为脆性断裂;H2S促进了Cr13钢在水溶液和饱和CO2溶液中的应力腐蚀开裂的敏感性。     

CO2、H2S对3Cr钢静态腐蚀的影响

为了研究3Cr钢在不同CO₂、H₂S腐蚀介质中耐蚀性,对3Cr钢分别在1 MPa CO₂、0.3 MPa H₂S及1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S腐蚀环境中的腐蚀速率和电化学性能进行测试,同时采用SEM、EDS和XRD等手段对上述三种腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析对比。结果表明,3Cr钢在1 MPa CO₂环境下腐蚀速率最大,通过对腐蚀产物进行分析,发现其表面未形成连续分布且具有致密性腐蚀产物保护膜是其腐蚀速率高的主要原因。电化学测试发现3Cr钢EIS阻抗在1 MPa CO₂中呈现单容抗弧,而在0.3 MPa H₂S和1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S环境中呈现双容抗弧,进一步印证了其在1 MPa CO₂环境中耐蚀性较差的结果。     

超级13Cr油套管钢的点蚀行为研究

石油管材的点蚀穿孔是管材失效的主要原因,采用电化学测试和化学浸泡的方法,研究了超级13Cr油套管钢的点蚀行为,旨在为超级13Cr钢的研究开发提供依据。结果表明,Cl-和温度是影响超级13Cr钢点蚀发生的主要原因,材料的点蚀敏感性均随Cl-浓度和温度的升高而增加;电化学和化学浸泡两种方法测定的临界点蚀温度(CPT)分别为40.5℃和37.5℃,相差3℃。当温度低于CPT时,13Cr钢处于破钝和再钝化的平衡状态,材料表面形成少、小而浅的点蚀坑;当温度高于CPT时,13Cr钢表面则形成多、大而深的点蚀坑,点蚀全面发生。     

高含H2S环境中CO2对P110套管钢氢脆腐蚀行为的影响

通过溶液浸泡、恒载荷硫化物应力腐蚀开裂（SSC）、电化学氢渗透等实验方法分别分析API-P110套管钢在高含50%H2S和50%CO2的酸性溶液中和在高含50%H2S酸性溶液中氢脆腐蚀行为,探讨了CO2对套管钢氢脆腐蚀行为的影响。与未经过腐蚀试样相比,在H2S与CO2共存环境中和在H2S腐蚀环境中P110套管钢的强度（抗拉强度（bσ）和屈服强度（sσ））和延伸率（δ）下降,发生晶间断裂。与单一H2S环境相比,在H2S和CO2共存环境中钢的强度和延伸率下降程度较小、脆化率小、SSC敏感性低、氢渗透速率（J）小。在不同腐蚀环境中钢的氢渗透电流密度（J）都呈现随时间（t）延长急剧增加到峰值,然后缓慢下降直到出现稳态。在高含H2S腐蚀环境中,CO2提高了腐蚀产物膜的致密性,降低了膜中FexSy含量,减少了钢的氢原子渗透量,从而降低钢的氢脆敏感性。     

柴达木盆地英中地区含硫化氢服役环境下的油管腐蚀开裂行为研究

采用四点弯曲加载方式,在饱和H2 S溶液和模拟油田含H2 S/CO2共存条件下,分别对P110、N80和C110油管材料的硫化氢应力腐蚀开裂行为进行了研究,对比了3种材料的应力腐蚀开裂敏感性.结果表明,在饱和H2 S溶液中,P110材料对应力腐蚀开裂敏感,N80和C110材料对应力腐蚀开裂不敏感.在模拟油田含H2S/C...     

H2S应力腐蚀开裂和氢致开裂的评定

在开发含H2S油气田中常接触含H2S介质。由于H2S存在,当采用碳钢时除考虑化学失重腐蚀外,压力容器和压力管道受压元件还存在硫化物应力腐蚀开裂（SSC）和氢致开裂（HIC）,如处理不当,将会使压力容器和管道突然破裂,危及安全。本文从试验和工程实践中提出了硫化物应力腐蚀开裂（SSC）和氢致开裂（HIC）评定、鉴定、评审和具体作法。     

含H2S/CO2气田中基于腐蚀风险的管道完整性设计

管道系统的完整性管理贯穿于全生命周期,涵盖设计、建设、投产、运行、延寿各个阶段,设计是整个生命周期中的起点,因此,在管网设计中融入完整性概念十分重要。腐蚀是一种与时间有关的危害因素,将贯穿于管网系统的运行阶段,对于含H2S/CO2气田集输管网系统,腐蚀问题会影响管道完整性。针对H2S/CO2气田,介绍工程设计阶段材料选择过程中需要考虑的主要因素、腐蚀风险评估的方法以及腐蚀控制框架的基本要求,为管网设计期间融入基于腐蚀风险的管道完整性设计理念提供参考。     

用于集输管线的0.5Cr钢在模拟塔里木油田环境中的H2S/CO2腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和四点弯曲实验,参照NACE 0177-2005标准研究了用于集输管线的0.5Cr钢在模拟塔里木油田腐蚀环境中的H2S/CO2腐蚀行为.结果表明,0.5Cr钢在CO2腐蚀环境中具有极高的均匀腐蚀速率,H2S腐蚀性气体的存在显著降低了材料的均匀腐蚀速率.在CO2分压为2MPa、H2S分压为0.5MPa时,腐蚀速率仅为0.1523mm/a,表现出良好的抗均匀腐蚀和局部腐蚀能力.在H2S和CO2共存的环境条件下,0.5Cr钢表面的腐蚀产物为FeS,未出现CO2腐蚀产物成分FeCO3.在该模拟条件下,H2S的腐蚀占主导作用.同时模拟油田工况条件的抗H2S应力腐蚀开裂实验表明,0.5Cr钢具有良好的抗H2S应力腐蚀开裂能力.     

连续油管在酸性环境下的腐蚀与防护及其研究进展

连续油管井下作业优点突出,但在酸性环境使用过程中其使用寿命显著下降。为此,根据连续油管的失效统计和试验研究进展,介绍了连续油管在酸性环境下的腐蚀问题和防护措施：硫化物应力开裂和氢致开裂造成的损伤不可消除,存在累积效应;在酸性环境下,经过周期性的弯曲塑性变形和湿H₂S腐蚀介质的共同作用,导致连续油管性能退化,其使用寿命明显降低;较之非酸性环境还新增一种失效形式--H₂S引起的脆性开裂;采用添加合适的缓蚀剂和脱硫剂,可以提高碳钢连续油管在酸性环境下的使用寿命。此外,镍基合金（625）连续油管在酸性环境下具有良好的耐蚀性能。该研究成果对川渝地区在酸性气田井下作业应用具有重要的参考价值。     

酸性油气井用油套管选材与评价方法

介绍了相关国际标准对包括低合金抗硫管、马氏体不锈钢、镍基合金在内的酸性油气田用油套管钢使用极限和评价方法的相关规定,同时也介绍了宝钢在模拟油气田实际工况条件下各类油套管钢使用极限方面的研究进展和使用经验,并对相关标准的模糊之处进行了解读和补充。     

井下腐蚀连续油管打捞工艺探究

连续油管目前已在国内外油气田广泛运用于冲砂洗井、诱喷助排、酸化解堵、排液采气、钻井、打捞落鱼等钻井、井下以及采油气生产作业。随着连续油管应用越来越广,连续油管断脱现象时有发生,但是目前无论是在套管还是油管内,国内外均没有成型的处理工具及借鉴的案例。以雅克拉凝析气田作业1井腐蚀断脱的连续油管打捞实例进行探究,为后期处理此类问题提供借鉴依据。     

井下套管阀研究及室内试验

随着欠平衡钻井技术的深入研究和推广应用,全过程欠平衡钻井技术已成为研究热点。除了常规的欠平衡装备外,全过程欠平衡钻井还需配备井下套管阀,为此,研制了一种双液控井下套管阀。为检验该阀的使用可靠性,进行了全面的室内试验和测试,试验内容包括压力密封能力,高压、有流动情况下阀板关闭的动作准确性,模拟现场阀板下憋压时打开阀板的作业程序,检测在各种密封压力时阀的微泄漏量。试验结果表明,该阀达到设计要求,能够满足全过程欠平衡作业的工艺要求。     

酸性气田连续油管作业防硫缓蚀剂研究与应用

针对酸性气田连续油管作业,在高温高压强酸性环境下,连续油管不可避免的受到湿H 2S腐蚀,导致连续油管性能退化,引起穿孔、氢脆及断裂等现象,连续油管使用寿命明显缩短.通过实验评价,研选出了咪唑啉类A-283防腐缓蚀剂作为连续油管在酸性气田环境下作业用缓蚀剂,在100℃、70 MPa、5000 mm/s的17.5％H2S气...     

超级13Cr与镍基合金UNS N08028钝化膜耐蚀性研究

通过极化曲线和Mott-Schottky曲线,研究了超级13Cr和镍基合金UNS N08028分别在100℃、130℃和150℃且含CO_2和Cl~-的腐蚀介质中浸泡7天所形成钝化膜的电化学行为和半导体性质。极化曲线表明,超级13Cr在100℃时形成的钝化膜具有良好的耐蚀性,而镍基合金UNS N08028在150℃时形成的钝化膜耐蚀性更好。产生这种现象的原因和表面钝化膜的半导体性能密切相关,二者在100℃时形成的钝化膜均具有双极性n-p型半导体特征,但超级13Cr表面钝化膜的掺杂浓度相对于镍基合金UNS N08028较小;而在150℃介质中,超级13Cr形成的钝化膜转变为p型半导体,镍基合金UNS N08028仍然保持着双极性n-p型半导体特征。故在较低的温度和CO_2分压下,超级13Cr表面钝化膜的耐蚀性较好。而在较高的温度和CO_2分压下,UNS N08028表面钝化膜对基体的保护性反而更好。     

复杂工况油套管柱失效控制与完整性技术研究进展及展望

随着对深层碳酸盐岩、新区、页岩等油气勘探开发力度的加大,油气田的地层条件和介质环境变得更为苛刻复杂,油套管柱变形、泄漏、腐蚀、挤毁、破裂等失效事故时有发生;加上特殊结构井和特殊工艺井、特殊增产改造措施等对油套管柱提出的新要求,油套管柱面临着一系列新的挑战和难题需要破解。为此,围绕我国石油天然气工业增储上产的迫切需求和深井超深井、特殊结构和特殊工艺井、强酸/大排量高压力反复酸化压裂增产改造等复杂工况油套管柱失效频发的技术难题,历经十余年攻关,取得了一系列试验研究进展与重要技术成果,主要包括:①形成了基于气井全生命周期的油套管腐蚀选材评价、腐蚀控制和油套管柱完整性技术;②形成了油套管柱螺纹连接结构和密封可靠性设计评价及配套技术;③研发并形成了低渗透致密气井经济高效开发"API长圆螺纹套管+CATTS101高级螺纹密封脂"套管柱技术;④建立了高温高压等复杂工况油套管柱结构和密封完整性试验平台和评价技术。进而根据当前国家大力提升油气勘探开发力度的新要求和面临的新问题,提出了继续深入开展深层、酸性环境、页岩气等复杂工况油套管柱失效控制与完整性研究攻关的若干建议。结论认为,上述技术成果有力地支撑了...     

高含硫油气井套管安全系数的合理取值

随着高含硫油气田的开发,油套管的工作环境也趋于恶劣和复杂。在酸性条件下,油套管的屈服失效准则已不适用,环境断裂是主要的失效模式,即使满足按屈服准则设计的安全系数,仍不能保证结构的安全。提出了以环境断裂力学评价为基础的油套管适用性评价方法——以环境断裂临界应力百分比为基础进行管柱强度安全系数的设计。本评价方法的标准是:在工作条件下,只要油井管环境断裂临界应力不小于所要求的油井管屈服强度相应的百分比,油井管就能安全运行。环境断裂临界应力的试验评价方法通常采用NACE方法A即NACE标准恒载荷延伸试验方法,对该方法及相关的数据处理作了介绍。同时结合本评价方法,对国外有关的环境断裂临界应力的相关标准进行了研究。     

大规模水力压裂过程中超级13Cr 油管冲蚀预测模型建立

大规模水力压裂过程中,高速流动的携砂压裂液会对油管内壁造成冲蚀,导致油管壁厚减薄,承载能力降低。为了准确预测大规模水力压裂过程中油管的冲蚀速率,利用自制的冲蚀实验装置,采用0.2 % 胍胶压裂液与40/70 目石英砂混合形成的液固两相流体,实验研究了冲蚀角度和流体流速对超级13Cr 油管冲蚀速率的影响,建立了适用于大排量高砂比压裂的冲蚀预测模型,运用新模型,可以比较准确地预测注入总液量和排量对超级13Cr 油管壁厚损失的影响。算例分析结果表明,大规模压裂过程中,超级13Cr 油管的壁厚损失范围为0.2~1.3 mm,应该控制排量和砂含量,防止油管壁由于冲蚀而导致安全性降低。