125钢套管在气侵环空液中的腐蚀行为研究

采用腐蚀失重试验、动电位扫描法和交流阻抗技术,研究了套管材料125钢在溶有CO2的环空液中不同温度下的腐蚀行为。结果表明,静态下125钢的平均腐蚀速率随着温度的升高而增大,其自腐蚀电位随温度的升高而负移,同时腐蚀电流密度增大。交流阻抗谱表明,材料的腐蚀过程由电化学控制,阻抗谱呈单容抗弧特征,容抗弧的半径不同表明表面膜层的电阻大小不同。

P110与P110S钢在套管环空液中的腐蚀行为研究

为进一步提高油气田勘探开发效率,通过腐蚀速率、腐蚀产物及微观形貌分析,分别研究了P110和P110S 2种钢材料在油田注采井套管环空液中于高温、中温及低温条件下的腐蚀行为。结果表明:2种钢材料在同样温度和环空液条件下腐蚀表现基本一致,一套环空液中P110与P110S最大腐蚀速率均为0.65 mm,二套环空液中2种材料的腐蚀速率在100℃时达到最大值,P110最大腐蚀速率为0.04 mm/a,P110S最大腐蚀速率为0.03 mm/a。同时,3D形貌仪分析显示2种材料在一套环空液中于140℃腐蚀后表面有局部腐蚀的初期迹象。最后,进行了CO 2渗入条件下P110S钢材料腐蚀行为及机理研究,结果显示CO 2渗入加剧了高温条件下钢材料的腐蚀速率,并且得出其发生局部腐蚀的机理是CO 2电化学腐蚀。

P110SS钢在含硫气井环空液模拟环境下的腐蚀影响因素分析

含硫气井环空液含有高硫化物、高氯离子、较低pH值,会造成P110SS油套管腐蚀。为明确P110SS在服役环境中的腐蚀因素,采用挂片法通过正交实验研究了模拟含硫气井环空液环境下氯离子含量、压力、温度、硫化物含量、pH值对P110SS管材腐蚀的影响程度及碱性环空液下P110SS管材的腐蚀情况。结果表明:模拟气井环空液环境下P110SS钢腐蚀速率的影响因素,按相关性由高到低依次为温度>pH值>氯离子含量>压力>硫化物含量;碱性环空液对P110SS管材可起到较好的保护效果,达到技术性能要求。

N80钢在含H_(2)S和CO_(2)的环空保护液中的腐蚀行为

采用高温高压动态评价系统,研究了南海某油田N80管道钢在含H_(2)S和CO_(2)的环空保护液中的腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)等方法,分析了其腐蚀机理。结果表明:在该环境中,N80钢的腐蚀产物以Fe CO_(3)、Fe S为主,腐蚀速率随着腐蚀时间的延长而逐渐降低;早期腐蚀进程受到H_(2)S和CO_(2)共同控制,腐蚀产物粗糙不致密且存在大量凹槽和裂纹,腐蚀后期以CO_(2)控制为主,腐蚀产物层逐渐致密,产物颗粒尺寸增大,可对腐蚀性物质产生一定的阻隔作用。在CO_(2)腐蚀防护过程中,应严格控制H_(2)S等杂质气体的含量,延缓腐蚀发展。

井下含硫环空液中P110油管钢应力腐蚀开裂的电化学噪声特征

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验,并结合电化学噪声(ECN)、SEM与EIS等方法,研究了P110低合金油管钢在模拟井下环空液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,并探讨了S2-浓度对裂纹萌生和扩展过程的影响。结果表明,在P110钢的弹性形变阶段,环空液中低浓度S2-的加入加速了P110钢拉伸试样表面钝化膜的破坏,导致ECN曲线上出现许多由亚稳态点蚀引起的短时电流噪声峰。S2-的加入还显著缩短了亚稳态点蚀向稳定点蚀转变的时间,促使拉伸试样表面出现较大尺寸的蚀坑,这些蚀坑在拉应力作用下可以转变为裂纹萌生源。相比亚稳态点蚀,裂纹生长产生的噪声峰平均寿命更长(约400 s),且噪声幅值(约40 m A)和积分电量(约4000 m C)也更大。P110钢的SCC以阳极溶解为主,且裂纹生长速率随S2-浓度的增加而增大,但裂纹生长是断续而非连续进行的。

新型环空保护液的腐蚀性研究与应用

目前 ,改性钻井液环空保护液、低固相环空保护液、清洁盐水环空保护液因其施工简单、方便、成本低在完井后比较常用 ,但普遍存在着腐蚀问题 ;油基环空保护液是非腐蚀性的 ,但单位成本高、环境污染严重 ,不能广泛应用。在对几种有机盐的物理特性进行比较后 ,选择了Weigh2和Weigh3这 2种有机盐水溶液进行研究。通过金属挂片腐蚀试验、金属自腐蚀试验和应力腐蚀破裂试验以及对橡胶试样的硬度和重量影响试验 ,发现这 2种有机盐水溶液均能达到井下管柱防腐和保护环空的目的。作为环空保护液在现场应用了 6口井 ,效果良好 ,且成本合理 ,对环境无污染。

套管环空保护液的研究与应用

在冀东海上注水井无套压注水后,为了保护套管不受腐蚀以及井下注水封隔器能够安全起出的需要,在套管环空需要注入环空保护液。基于套管和油管的腐蚀机理和防腐机理,设计出了套管环空保护液的主要添加剂,形成了套管环空保护液的基础配方,并通过对不同类型的除氧剂、缓蚀阻垢剂和杀菌剂的优选及加量调整,研制出了适用于南堡油田海上施工的套管环空保护液。评价结果表明:该保护液的稳定性好,杀菌率大于95%,密度范围宽(1.00～1.15g/cm3),对钢片的腐蚀性低,腐蚀速率低于0.05mm/a,能在井下对套管起到保护作用。目前该保护液已在南堡油田应用3口井,现场施工顺利。

储气库注采井环空保护液的研制与性能评价

为了解决大港储气库群注采管柱腐蚀、结垢问题,通过优选密度调节剂、缓蚀剂、除氧剂、阻垢剂及杀菌剂等各种功能添加剂,得备了一种密度在1.0数1.6 g/cm^3可调的环空保护液:基液+5%咪唑啉类缓蚀剂GL-3(主要成分为咪唑啉硫代磷酸酯)+2%肟类除氧剂二甲基酮肟(DMKO)+1%杀菌剂1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)+1.3%有机磷酸类阻垢剂ZC-21(主要成分为氨基三甲叉膦酸ATMP)+0.01%pH调节剂(碳酸钠),研究了该环空保护液的缓蚀性能、除氧性能、杀菌性能、阻垢性能及其对封隔器胶筒性能的影响。研究结果表明:钢片在该环空保护液的腐蚀速率可低至0.045 mm/a,环空保护液中氧含量可降至40 mg/L,杀菌率可达100%,对CaCO_3、CaSO_4、BaSO_4的阻垢率分别高达99%、93%、81%,且对封隔器胶筒几乎无影响。环空保护液可以有效缓解酸性气体产生的腐蚀加速现象,成本合理,可达到有效保护油套管的目的,适宜在含酸性气体的气藏应用。

渤海油田海水基环空保护液的开发

随着渤海油田采出液含水逐年升高,油气井和注水井油管、套管腐蚀损坏问题日益严重,并且从降低成本考虑,有必要开发一种水基环空保护液。根据海上平台淡水缺乏的特点,在分析渤海水质情况的基础上,优选出了效果较好的杀菌剂YHZWJ-15和防垢剂BHF-701A,研究出了抗高矿化度盐水的缓蚀剂BHH-509,通过几种单剂复配之后的稳定性实验,开发出一种适用于渤海油田的以海水为基液的环空保护液,其基础配方为海水+0.5%YHZWJ-15+0.01%BHF-701A+0.01%硫脲+0.5%BHH-509。通过挂片实验,该海水基环空保护液对管柱的腐蚀速率可降到0.0051 mm/a。

普光高含硫气田长效环空保护液的研究与应用

针对高含硫气井环空特殊的腐蚀环境,结合普光气田油、套管管材使用情况,通过大量性能评价实验,开发出一套以复合有机酸盐为基液,添加高抗硫缓蚀剂、除硫剂、除氧剂、杀菌剂等添加剂的适应于高含硫气田的长效环空保护液体系.该体系密度在1.03～1.40 g/m3间可调,具有稳定性强、配伍性佳、杀菌效果好、耐高温、抗污染、防硫化氢、可回收利用等特点.目前该产品已用于普光气田多口气井生产,油、套管管材缓蚀率达到95%以上,表明该体系可完全满足普光高含硫气井长期安全生产,同时该产品的成功应用也为我国同类气田开发中的防腐工作提供了有益的借鉴.

无固相有机盐环空保护液的研究与应用

元坝103H井是中石化西南油气分公司在四川盆地川东巴中低缓构造带部署的一口重点超深水平井。该井完钻后,为延长井下管具的使用寿命,须在油管与套管间充注密度为1.3 g/cm3的无固相环空保护液。结合套管和油管的腐蚀机理分析,决定采用有机盐作为无固相环空保护液的主剂。通过对有机盐、缓蚀剂和杀菌剂等处理剂的室内优选,形成了无固相有机盐环空保护液配方。经测定,在160℃养护72 h,P110钢片的腐蚀速率为0.061mm/a;在160℃、10 MPa下养护24、72和168 h后,TP110TS钢片的腐蚀速率分别为0.022 6、0.016 6、0.023 5mm/a;此外该保护液还具有pH值易于调节、密度调节范围宽(1.0～1.5 g/cm3)、杀菌效果好(杀菌率大于95%),可生物降解等优点。在元坝103H井现场配制的环空保护液从井下高温高含硫环境返出后性能保持稳定,对油、套管防腐效果好,

空气泡沫驱用环空保护液研制与应用

针对空气泡沫驱注水井环空高温、高压、氧气浸入、细菌超标等现状,采用缓蚀剂、杀菌剂、pH调节剂和除氧剂复配组成了新的空气泡沫驱环空保护液体系。参考单因素试验结果,对配方中主要功能组分进行正交试验设计,考察了缓蚀剂、pH调节剂、杀菌剂和除氧剂等四组分的配伍性,并根据正交试验结果,优化了4个因素的加量水平。试验结果表明,在高温高压条件下,缓蚀剂CHR-2浓度900mg/L、杀菌剂CD-11浓度为150mg/L、pH调节剂AMP-95浓度为5g/L,除氧剂CHY-2浓度为100mg/L时,环空保护液的平均腐蚀速率可低至0.0514mm/a。

P110SS抗硫套管在高含硫气井环空保护液中的整体性能研究

利用高温高压反应釜模拟普光气田的气井油套环空工况环境,研究了抗硫套管钢P110SS在环空保护液中的腐蚀规律和与镍基合金电偶腐蚀规律,并对P110SS抗硫套管的整体性能(抗挤强度、管体屈服强度和抗内压强度)进行了计算分析研究。结果表明,在无H2S/CO2条件下,环空保护液对P110SS保护效果非常好,电偶加速P110SS腐蚀的效果不显著;P110SS抗硫套管的抗挤毁强度、管体屈服强度、抗内压强度下降很小。在p(H2S)为5.0 MPa、p(CO2)为3.0MPa的条件下,环空保护液保护效果不好,P110SS腐蚀严重,腐蚀速率呈百倍增长,电偶加速P110SS腐蚀的效果显著;P110SS抗硫套管的抗挤毁强度、管体屈服强度、抗内压强度下降严重。

P110S钢在高矿化度油田水环空保护液中的腐蚀风险评价

采用高矿化度油田水作为环空保护液基液易增加油套管钢腐蚀开裂的风险,因此,需对P110S钢在油田水环空保护液中的腐蚀风险进行评估。在对油田水和P110S钢的化学组分进行分析的基础上,用高温高压釜模拟现场工况,开展温度为200℃、CO_(2)分压为10 MPa、H_(2)S分压为2 MPa条件下的失重腐蚀和四点弯曲实验,并用SEM与EDS分析腐蚀产物形貌和成分,最后对试样进行截面分析。结果表明:P110S钢在高温高酸性工况下未发生应力腐蚀失效,腐蚀速率为0.0985 mm/a,试样表面存在严重的点蚀和局部腐蚀;截面分析显示试样表面腐蚀产物膜厚度为63μm,金属基体腐蚀严重,P110S油套管钢在此工况下面临较大的腐蚀失效风险。为了抑制管材的腐蚀,建议使用淡水或矿化度较低的井场水作为环空保护液基液。

川东北元坝气田高温抗硫环空保护液研制及应用

针对元坝气田高温含硫化氢气井,为降低油套管腐蚀程度,确保气井长期安全生产,文章通过优选密度调节剂、缓蚀剂、除氧剂等添加剂种类及加量,形成了一套以复合甲酸盐溶液为基液的环空保护液体系。该产品密度1.0～1.6 g/cm^3可调,具有良好的高温稳定性能,在160℃条件下钢片腐蚀速率仅为0.0644 mm/a;抗H2S、CO2腐蚀性能优异,相应条件下钢片腐蚀速率仅为0.0005 mm/a。在元坝气田应用15口井,共计配液量约3000m^3。

储气库耐蚀合金管材的环空保护液研制及应用

采用环空保护液是保证地下储气库长期安全运行和井筒完整性的重要防腐措施。目前国外油基环空保护液价格过高,而国内水基环空保护液又鲜有针对耐蚀合金管材的研究,基于这一现状,在油管选用马氏体耐蚀合金、套管选用API管材的基础上,通过稳定性、胶筒老化、缓蚀性等筛选实验,研制了UGI-1型水基环空保护液体系。实验表明,UGI-1型水基环空保护液体系的流变性稳定,对封隔器影响小,缓蚀率可达93%以上。现场试验5口井,18个月后井下取样测试,UGI-1型水基环空保护液体系缓蚀率无明显变化。

普光高酸性气田环空保护液的研制与应用

研制的无固相体系的环空保护液是以有机酸盐为基液,添加抗硫缓蚀剂、杀菌剂和除氧剂调配而成。现场应用结果表明,该环空保护液体系密度调节范围广,达1.00～1.30 g/cm^3,可满足不同井深条件下的需要;溶液热稳定性好,抗高温能力强,可适合高温条件下的需要;pH为9.5～12,易于调节,不易引起金属腐蚀(碳钢腐蚀速率≤0.076 mm/a),可起到良好的环空保护作用;地层伤害率较低,对环境无污染,且成本合理,能够确保油套管长期安全使用,适宜在含硫油气藏推广应用。

塔里木油田气井环空保护液密度优化及应用

为充分认识环空保护液密度对超高压低孔低渗油气井完整性的影响,解决目前高压气井环空保护液密度普遍过高的问题,针对塔里木油田低孔低渗储层关井井口油压高、开井生产油压低,采用密度过高的环空保护液会降低A环空最大许可带压值的难题,开展了超高压低孔低渗气井环空保护液密度优化研究。研究结果表明:①采用合适的环空保护液可以降低油管和环空之间的压差,缓解储层改造时油管承受的高压;②对于特低孔低渗储层,采用的环空保护液密度过高会降低A环空最大许可带压值,给后期的开发生产带来难题。结论认为:①选择合适的环空保护液密度,可以减小油管柱内外压差和封隔器的受力,提高气井井筒安全性,保证气井长期安全生产;②对于超高压低孔低渗气井,通过环空保护液密度优化,可以提高A环空许可带压值范围,使该类气井现场环空压力管理具有可操作性,能够有效提高气井的寿命,减少修井作业工作量。

井场水基环空保护液腐蚀实验研究

为解决淡水资源缺乏、淡水运输成本高的问题,针对添加加重剂的井场水基环空保护液进行了腐蚀实验。通过失重腐蚀实验和四点弯曲实验对常用P110油套管材进行腐蚀规律评价,明确了井场水基环空保护液的防护效果,并对加重剂进行了调研分析。结果表明:在以NaCl+NaBr加重至1.30 g/cm^(3)的体系中,试样表面未发现肉眼可见裂纹,未发生断裂;通过扫描电子显微镜分析得到的微观形貌显示未形成致密的保护膜,截面分析显示P110的钢材腐蚀产物膜厚度达到28.3μm,金属基体发生了明显的局部腐蚀现象,存在较大的腐蚀失效风险;使用HCOOK作为井场水基环空保护液的加重剂,对钢材具有较好的保护效果,建议使用HCOOK作为井场水基环空保护液的加重剂。

CCE型环空保护液的室内研究

在油田用水中含有大量的溶解氧、硫化物、盐类、细菌类,具有相当大的腐蚀性。因而油田注水井管柱设备腐蚀严重,修井费用很高,并严重影响了油田的正常注水开发。文中介绍了CCE型注水井环空保护液的室内研制、性能评定的方法。该保护液针对新疆油田特点,具有杀菌、缓蚀、阻垢三种性能。