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。

磷酸盐完井液高温腐蚀特征及膜转化缓蚀方法

通过分析170℃下磷酸盐完井液对P110钢的腐蚀特征,揭示了磷酸盐完井液的高温腐蚀机理,提出膜转化缓蚀方法并优选高效成膜剂,采用扫描电子显微镜图像、X射线能谱及X射线衍射结果表征腐蚀试片表面沉淀膜的微观形貌、元素组成及物相组成,明确了膜转化缓蚀效果与机理。研究表明:磷酸盐完井液通过高温水蒸气及其水解产物腐蚀试片,生成铁系磷酸盐腐蚀产物膜。Zn^(2+)成膜剂通过改变腐蚀反应路径,在试片表面生成耐高温、厚度均匀、晶体堆积紧密的KZnPO_(4)沉淀膜,抑制试片腐蚀,缓蚀效率可达69.63%。Cu^(2+)成膜剂与Fe通过电化学反应在试片表面析出微量单质Cu,从而形成保护膜,抑制金属腐蚀,缓蚀效率可达96.64%,但耐磨性差。将0.05%Cu^(2+)成膜剂与0.25%Zn^(2+)成膜剂复配后,在试片表面形成KZnPO_(4)晶体与单质Cu复合保护膜,缓蚀效率可达93.03%,既保证了较高的缓蚀效率又生成耐温耐磨的沉淀膜。

超级13Cr油管在不同完井液中的应力腐蚀开裂敏感性

通过慢应变速率试验(SSRT),结合能谱分析(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)观察等手段,研究了超级13Cr不锈钢油管在三种油田常用磷酸盐完井液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明:超级13Cr不锈钢油管在120℃、三种磷酸盐完井液环境中均存在一定程度的SCC敏感性,且其在三种磷酸盐完井液中的腐蚀程度由弱到强依次为1号磷酸盐完井液<2号磷酸盐完井液<3号磷酸盐完井液。材料SCC敏感性的增加源于材料腐蚀的加剧和断裂韧性的下降。

强氧化剂添加对油套管在焦磷酸钾溶液中耐蚀性的影响

通过高温高压腐蚀模拟浸泡试验和电化学试验,结合扫描电子显微镜(SEM)等分析手段,研究了强氧化剂K_(2)CrO_(4)对超级13Cr马氏体不锈钢及P110碳钢在K_(4)P_(2)O_(7)磷酸盐完井液溶液中耐蚀性的影响。结果表明:K_(2)CrO_(4)的加入可以提升超级13Cr马氏体不锈钢和P110碳钢的耐蚀性。K_(2)CrO_(4)可以抑制P110碳钢表面疏松腐蚀产物的生成,增加13Cr马氏体不锈钢的钝化特性。

高产气井油管用13Cr-L80钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为

用复合磷酸盐完井液对取自13Cr-L80钢油管的紧凑拉伸试样进行预腐蚀处理,再进行疲劳裂纹扩展试验,通过分析疲劳裂纹扩展区形貌,研究了应力比(0.05~0.25)、加载载荷(10~14 kN)和载荷频率(0.6~1.8 Hz)对腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:随应力比增大,疲劳裂纹扩展区二次裂纹数量增多,13Cr-L80钢的裂纹扩展速率增大;随加载载荷增大,疲劳裂纹扩展区二次裂纹数量减少,裂纹扩展速率减小;载荷频率越高,疲劳裂纹扩展区二次裂纹数量越少,但裂纹尖端应变速率增大,裂尖变形更充分,导致裂纹扩展加快,试验中止时的循环次数减少。

非磷酸盐烃基完井液

长期以来，对于水敏性地层，都是选择油基压裂液来完井。磷酸酯胶凝剂对水敏性地层清洗的有效性，使之同凝析油或炼制油一起作为压裂液在阿尔伯塔中西部得到广泛应用。由于碳氢化合物的惰性和对粘土的抑制性，烃基完井液比水基压裂液渗透性好。当发现３个炼厂蒸馏塔排出口的污垢是由于烃基压裂液中的磷酸盐所引起时，人们就开始研制非磷酸盐的烃基胶凝刑剂系统（ＮＰＨＧＳ）。本文详细地阐述了胶凝剂的发展过程，介绍了ＮＰＨＧＳ的稳定性试验和对地层渗透率损害试验。试验结果表明：ＮＰＨＧＳ比现有的胶凝剂体系稳定性好，对地层损害小。