海上高产气井防砂管柱冲蚀-腐蚀耦合作用风险评估研究

冲蚀腐蚀耦合作用对海上高产气井防砂管柱的损害机理比单一腐蚀或冲蚀作用更为复杂,实验显示,耦合作用下的管材损失速率比单一作用高16.27%~251.79%。结合冲蚀腐蚀实验和已有的冲蚀腐蚀理论模型,考虑CO_(2)分压、温度、流速、粒径和含砂量等因素影响,建立了适用于筛管冲蚀腐蚀耦合作用的经验模型;以南海L-1气田为目标区,分析11口井防砂筛管冲蚀腐蚀情况并预测管柱寿命。

井下管柱钢材冲蚀-CO_(2)腐蚀耦合试验

采用自行设计的高温高压冲蚀-腐蚀耦合试验装置,进行井下管柱钢材的冲蚀-CO_(2)腐蚀耦合试验,研究不同工况下N80钢和13Cr钢的冲蚀-腐蚀耦合作用,测试CO_(2)分压、含砂质量分数、砂粒粒径、流体流速等对冲蚀-腐蚀速率的影响。结果表明具有较高抗CO_(2)腐蚀能力的钢材,其抗冲蚀-腐蚀耦合的能力也较好;在CO_(2)分压为0~5 MPa条件下,13Cr钢的冲蚀和腐蚀耦合速率从0.014 mm/a增大到0.062 mm/a,而N80钢的冲蚀和腐蚀耦合速率从0.197 mm/a增大到24.19 mm/a;腐蚀破坏了材料的表层结构,腐蚀速率越大,材料表面的抗冲蚀能力越低,冲蚀-腐蚀的耦合作用越大;揭示了冲蚀和腐蚀的相互作用关系,验证了自行设计的高速搅拌式冲蚀-腐蚀耦合试验装置的有效性,为井下管柱选材和设计提供了基础数据。