两种油管钢在模拟油田高温高压O_(2)-CO_(2)地层水环境中的腐蚀行为

氧气与二氧化碳共存环境的腐蚀已成为油田注入井况中金属材料损伤的主要诱因。采用高温高压釜模拟了西部某油田注入井工况(O_(2)-CO_(2)共存环境),通过腐蚀失重试验、点蚀三维形貌分析、腐蚀产物显微分析等方法研究了P110和3Cr两种油管钢在高温高压、O_(2)-CO_(2)共存的高矿化度地层水环境中的腐蚀行为。结果表明:两种油管钢在O_(2)-CO_(2)共存环境中遭受了严重的均匀腐蚀和局部腐蚀;在90~150℃内,两种材料的腐蚀随温度升高而加剧,均匀腐蚀速率增幅达79.7%,最大点蚀速率的增幅达143.4%;O_(2)与CO_(2)共存时,阴极反应显著加快,加速了保护性较差的铁氧化物的形成,导致严重的均匀腐蚀和局部腐蚀,而低Cr钢中的Cr不足以改善腐蚀产物膜的保护性,使该钢不能适应O_(2)-CO_(2)共存环境。

油气田注入井况中管材氧腐蚀的研究进展

油气田注入井况中管材腐蚀问题突出,造成油气行业严重的资源浪费及安全隐患,而氧腐蚀已成为导致管材穿孔失效的主要原因之一。综述了近年来油气田注入环境中管材氧腐蚀的研究进展,重点关注了注入井况、注入参数(如工艺条件、温度、含氧量、流速等)对金属材料氧腐蚀的影响,探讨了氧腐蚀的机理及防护方法,并分析了目前研究中存在的不足。结合油气田工程需求,对未来该领域的研究工作提出了建议。

高温高压气井管柱腐蚀现状及未来研究展望

高温、高压、高腐蚀性介质引起的管柱腐蚀问题已成为国内外高温高压气井井筒完整性的巨大威胁和挑战。首先分析了我国塔里木盆地高温高压气井管柱服役工况环境、作业生产工艺、管柱受力情况以及腐蚀现状,重点回顾了国内外高温高压气井增产改造阶段酸化液引起的腐蚀、氯离子/硫化氢/环空保护液引起的应力腐蚀开裂、管柱接头缝隙腐蚀3种主要的失效形式,同时结合文献研究和现场失效案例分析总结了管柱腐蚀机理和规律。最后总结了高温高压气井管柱未来5大研究方向:基于生命全周期选材评价、15Cr和17Cr新管材、特殊管材酸化缓蚀剂、环空保护液应力腐蚀开裂敏感性、全尺寸管柱腐蚀实验方法。

油田深井用材新型铝合金牺牲阳极的防腐蚀性能

为了提高油田深井用材铝合金牺牲阳极保护TP110Nc-3Cr套管的性能,研制了一种新型的耐温铝合金牺牲阳极材料,用于对管外壁进行有效防护。采用电化学技术对铝合金牺牲阳极材料进行了极化曲线、电流效率和耐温性测试。结果表明:90℃时,极化较平缓,无钝化现象,电流效率大于80%,对套管材料具有较好的保护作用。

铝镁基牺牲阳极的电化学性能

向以Al-Mg为基体的合金中添加Zn、In、Mn以及微量Ti、B元素,研究了合金成分及组织形态对电化学性能的影响。结果表明,Mg元素含量高的合金组织中,呈现粗大第二相,在介质中溶解不均匀;当加入Mn、Ti、B等元素使组织形态变化后,阳极溶解性能及电流效率有较大改善。

复杂环境下P110套管阴极保护参数电化学测试确定研究

在实验室模拟新疆油气田复杂地质环境深井下P110套管典型腐蚀工况,通过腐蚀电位测定,极化行为测试和不同极化电位下交流阻抗谱分析,以其揭示腐蚀控制机制,来确定阴极保护参数。结果表明,井下温度升高对于P110套管的腐蚀影响显著,而矿化度及pH值改变对其腐蚀过程影响轻微;所模拟的新疆油气田复杂环境下P110套管的阴极保护最小电位确定为-900～-1100 mV(vs SSE),最大保护电位为-1200～-1400 mV(vs SSE)。

高温高压气井环空压力异常原因分析及预防措施

高温高压气井环空压力异常严重影响气井井筒的完整性,也是影响高温高压气井安全生产的重要因素。通过对塔里木油田高温高压气井环空压力异常井统计和典型井油管接头密封失效分析,结果表明,高温高压气井环空压力异常的主要原因是油管接头发生泄漏,使油管内的天然气泄漏至套管内,而油管接头发生泄漏是由于油管接头的压缩效率较低。高温高压气井所选接头需通过ISO 13679 CALⅣ试验,且应满足压缩效率为100%的要求,同时进行补充振动试验,并且在振动条件下油管接头不发生泄漏是预防高温高压气井环空压力异常的有效措施。现场选择压缩效率为100%的特殊螺纹接头油管,环空压力异常井比例由原来的18.9%下降为3.3%,说明高温高压气井选择高压缩效率接头可有效降低环空压力异常比例,即油管接头压缩效率越高,环空压力发生异常的概率越低。

表面缺欠对超级13Cr油管在气井酸化过程中的腐蚀行为影响研究

目的研究光滑表面、无缺欠原始表面和带缺欠原始表面13Cr油管试样在气井酸化增产改造过程中的腐蚀行为,明确不同表面状态对超级13Cr油管腐蚀行为及机理的影响。方法采用高温高压腐蚀模拟实验,研究了三种表面状态的超级13Cr油管在气井酸化过程中鲜酸和残酸环境下的腐蚀行为。分别通过宏观观察、扫描电镜、三维共聚焦显微镜分析了试样在鲜酸和残酸中腐蚀后的宏观、微观和三维形貌。结果在鲜酸溶液中,无缺欠原始表面试样和带缺欠原始表面试样腐蚀速率相当,但均明显高于光滑表面试样。在残酸溶液中,缺欠导致超级13Cr油管腐蚀速率显著增大,带缺欠原始表面试样的腐蚀速率是,是无缺欠原始表面试样的2倍,光滑试样的7.3倍。结论超级13Cr油管表面状态对其在气井酸化过程中的平均腐蚀速率和局部腐蚀有显著的影响,内表面缺欠会降低其在酸化过程中的耐蚀性能,且此类缺欠对残酸介质更为敏感。

苛刻工况条件下钛合金管材的腐蚀电化学特性研究

通过室内模拟腐蚀失重试验以及高温高压原位电化学测试分析,研究了TC4钛合金在苛刻腐蚀环境中的电化学特性。结果表明：在模拟含CO2和H2S地层水腐蚀环境中,TC4钛合金具有极其优越的抗均匀腐蚀及点蚀性。在180℃时均匀腐蚀速率仅为0.0008mm/a。TC4钛合金的阳极极化曲线均存在明显钝化区,钝化膜起到良好的保护作用,腐蚀速率仍保持在较低水平;极化电阻随温度的升高而减小,抗腐蚀性有所减弱。但在高达180℃时其钝化膜仍具有良好的热力学稳定性,表现出了较好的抗CO2和H2S腐蚀性;钛合金钝化膜的半导体类型为n型,具有阳离子选择性,可排斥Cl-等侵蚀性离子对钝化膜的侵蚀,有很强的耐蚀性。

两种热处理工艺对2205双相不锈钢腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线、显微形貌观察的方法研究了两种热处理工艺对2205不锈钢在高Cl-环境中的腐蚀行为。通过金相组织分析观察热处理后样品的组织形貌,在此基础上建立了显微组织与腐蚀行为之间的相关性。结果表明,950℃热处理+炉冷处理导致2205双相不锈钢中σ相大量析出,造成σ相周围铬和钼含量的减少,从而使双相不锈钢的耐腐蚀性能显著降低。

套管极限挤毁强度的计算及有限元模拟

对110钢套管进行几何尺寸测量、拉伸试验以及残余应力测试,采用一次二阶矩法计算了套管的平均极限挤毁强度;对套管进行了挤毁试验,并采用有限元模型模拟了套管的极限挤毁强度;将极限挤毁强度的计算结果、模拟结果及试验结果进行了对比。结果表明:试验套管平均极限挤毁强度的计算结果高于目标置信水平,且与试验结果相近,该计算方法适用于试验套管极限挤毁强度的计算;各套管极限挤毁强度的有限元模拟结果与试验结果相近,相对误差不超过5.8%,有限元模拟准确。

超级13Cr不锈钢在磷酸盐完井液中的应力腐蚀开裂敏感性研究

超级13Cr不锈钢常应用于高温井段,为明确其在高温磷酸盐完井液中的腐蚀及断裂风险,通过慢速率应变拉伸试验(SSRT)和高温高压电化学测试等,结合扫描电镜研究了超级13Cr不锈钢在高温磷酸盐完井液环境中的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明:超级13Cr不锈钢在高温磷酸盐完井液环境下具有一定的应力腐蚀开裂敏感性,其应力腐蚀开裂机制为阳极溶解型;随温度升高,超级13Cr不锈钢表面的钝化膜稳定性下降,点蚀敏感性增加,应力腐蚀开裂敏感性增大。

某高压气井特殊螺纹接头油管泄漏原因分析

某高压气井特殊螺纹接头油管发生泄漏,结合油管泄漏检查结果,采用化学成分分析、力学性能试验等方法,对油管泄漏的原因进行了分析。结果表明:油管密封面泄漏主要集中在3 900~4 869.49m井段,其中4 200~4 500m井段油管密封面全部泄漏,油管泄漏既与弯曲载荷有关,也与油管刚度有关;天然气从接箍端面渗入的油管集中在1 800~4 869.49m井段,其原因可能与温度升高之后螺纹脂性能发生变化有关,也可能与油管柱承受的载荷分布有关;多根油管接头泄漏,说明该种油管接头气密封性能不满足该井使用要求。

高温高压天然气开采用钛合金油管柱力学分析

我国油气开发环境较为恶劣,油井管在井下面临高温高压、硫化氢、二氧化碳、高浓度盐水/完井液、单质硫和强酸等腐蚀环境的作用。钛合金材料以其高强度低密度、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,成为油井管和海洋开发工具的热门材料,但其在高温高压气井开采过程中的受力状态和安全可靠性研究尚不足。为此,以我国西部某油田典型高温、高压、高产量气井开采工况为典型参考环境,设计了3种油管柱结构方案,使用有限元模拟方法,计算分析3种方案下的管柱力学情况。分析结果表明,使用钛合金油管可使气井生产中的油管柱载荷减小、安全系数增大,部分时刻管柱内无中和点;使井筒与套管之间轻度接触甚至不接触,可以有效改善生产过程中管柱的振动状态。研究结果为钛合金油管柱在气井中的使用提供了理论依据。

油气田污水储罐腐蚀性能模拟设计及试验研究

为研究油气田污水对储罐腐蚀行为的影响,对储罐中污水进行腐蚀性能预测。模拟研究了温度、流速、压力以及pH值对储罐腐蚀性能的影响规律。并通过常温常压浸泡试验进行验证,介质包含水样和泥样两种腐蚀环境。模拟结果表明,两种环境中腐蚀性离子与结垢性离子含量较高,易发生CaCO3结垢可能;随着温度的升高,储罐的pH值呈下降趋势,腐蚀速率与腐蚀电位呈上升趋势,其中泥样温度高于40℃时,腐蚀电位降低;储罐腐蚀速率随水流速度和压力的增加而加快;试验结果表明,储罐在两种环境中的实际腐蚀速率与模拟值趋于一致;碳钢表面产生CaCO3结垢,与水质结垢预测分析一致。储罐在泥样环境中的pH、腐蚀速率与腐蚀电位均大于水样环境,在泥样环境储罐更易发生腐蚀。

细胞粘附位点RGD前体二肽的化学合成与酯化

用一种新颖的化学法合成了细胞粘附位点RGD前体二肽GD（Gly-Asp）．并利用ROH-HCl法进一步完成了GD二肽乙酯化和甲酯化．考察了GD二肽对乙醇／甲醇的摩尔比、反应温度和反应时间对酯化收率的影响，使GD二肽酯化的条件得到了优化，GD二肽对乙醇／甲醇的摩尔比为1：40，反应温度30℃，反应时间1～2．5h，最大收率为80％～85％，利用质谱分析法确证了两种GD二肽酯为Gly-Asp-（OEt）2和Gly-Asp-（OMe）2．

某井改良型13Cr特殊螺纹接头油管腐蚀原因分析

针对某天然气井油管腐蚀严重的问题,将起出的油管螺纹接头进行了宏观检查,对不同井段油管腐蚀分布规律进行了统计分析,对油管的化学成分和腐蚀产物进行了试验分析。分析认为油管接头部位腐蚀集中与接头转矩台肩部位内倒角结构尺寸、内倒角部位加工精度有关;油管外螺纹接头端面腐蚀原因与油管在井下受力状况有关;导致改良型13Cr油管腐蚀的原因不仅与天然气中CO2、凝析水等腐蚀介质有关,而且与井下温度有关。

某高压气井13Cr油管挤毁和脱扣原因分析

分析高压气井13Cr油管发生挤毁和脱扣事故的原因。分析认为:13Cr油管的化学成分和力学性能满足标准要求,但油管在井下发生了应力腐蚀,应力腐蚀裂纹减小了油管的壁厚,降低了油管的抗挤毁强度,而地层出砂导致油管堵塞,使得油管所受外压大于内压,且其内外压差超过该油管剩余壁厚的抗挤毁强度,成油管先发生挤毁后发生脱扣。

高温高压气井中超级13Cr油管环空断裂的原因

采用化学成分分析、力学性能分析、显微组织观察等分析了服役于高温高压气井环境中超级13Cr油管的环空断裂失效原因。结果表明:失效油管外表面分布大量树枝状裂纹,并具有多层腐蚀产物结构,其断裂属于应力腐蚀开裂,钻井液污染磷酸盐环空保护液是导致失效的主要环境因素,环空保护液漏失形成的高油套压差而导致油管外表面承受高环向拉应力是导致失效的主要受力因素。

克深2-2-12高压气井S13Cr110钢制油管开裂和泄漏原因分析

克深2-2-12高压气井S13Cr110钢制油管开裂并发生泄漏。通过宏观检查、磁粉探伤和金相检验等对油管开裂和泄漏的原因进行了分析。结果表明:开裂和泄漏的位置处于油管力学性能薄弱管段。油管开裂属于应力腐蚀开裂,裂纹产生原因与A环空腐蚀环境、油管材料特性及油管受力条件有关,导致油管产生开裂和泄漏的载荷主要与内压和热胀冷缩交变产生的弯曲载荷等有关。