增强型13Cr钢抗CO_2腐蚀套管的研制

简述了石油天然气开采环境中CO2腐蚀的特点,介绍了攀钢集团成都钢铁有限责任公司利用自身设备优势开发增强型13Cr钢抗CO2腐蚀套管的设计思路和开发过程。四川省石油管理局进行的抗腐蚀评价试验表明:新研发钢管在不同CO2腐蚀环境中,尤其是在环境温度较高且含少量H2S的条件下,其力学性能良好,抗腐蚀性能稳定可靠。

海上油田腐蚀套管更换实践

WZ11-4油田位于北部湾,自2005年起陆续发现套管腐蚀穿孔,井筒与海面连通,存在极大的安全隐患,急需更换腐蚀套管,排除隐患。为此,研究了套管腐蚀机理,制定了以主回接为辅的技术方案,编写了详细的防溢油控制计划,并研发了特殊工具。此次套管更换作业除了在工程上取得了圆满成功,达到了预期目的,还在环境保护上做到了滴油不入海。本次作业的成功,进一步摸清了套管腐蚀现状,更深入地了解了套管腐蚀的机理和工程原因,为后期海上油田腐蚀套管治理探索了宝贵经验,也为钻完井阶段套管的防腐处理、生产过程中套管的防腐保护提供了有价值的参考。

注水井套管腐蚀的原因与防护工艺研究

在油气田开发阶段,由于采出水循环注入,氯离子浓度超标的回注水会对注水井套管性能产生影响,使其出现点蚀现象,长久下去,会发生套管穿孔,影响油井正常生产。如何预防和处理套管腐蚀成为研究人员关注的重点课题。基于此,本文结合冀东油田陆上油田作业区第二工区工作实际,分析了注水井套管腐蚀原因并提出了科学防治措施,以期延长注水井套管使用寿命,为今后工作提供有益的借鉴。

油田现场油套管腐蚀特征综述与原因分析

油套管腐蚀是油田开发过程中普遍存在的问题,对油气井的结构完整性和生产效率影响显著。油套管的腐蚀主要由化学腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀和机械冲蚀等原因所致。不同油套管的腐蚀形貌特征分析可辅助现场快速识别腐蚀类型,并分析其产生的具体原因。研究表明,腐蚀形貌主要包括均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂(SCC)、冲刷腐蚀和微生物腐蚀等。均匀腐蚀通常是由于腐蚀性介质均匀分布所导致的整体性腐蚀损失;点蚀常由含氯离子的水溶液引起,是局部电化学腐蚀的结果;缝隙腐蚀多发生在金属表面与沉积物或其他金属之间的缝隙内,因缝隙内部的氧气浓度低于外部,导致阳极反应加剧;应力腐蚀开裂则在拉应力和腐蚀环境共同作用下产生裂纹,多见于高应力区域;冲刷腐蚀表现为流线型磨损痕迹,常见于高速流体冲击的区域;微生物腐蚀则由油井环境中的硫酸盐还原菌等微生物的代谢产物引起,通常伴随生物膜和沉积物。通过对腐蚀形貌特征的观察和分析,为科学制定有效的防护措施,延长油套管的使用寿命,确保油气井的安全生产有重要的意义。

渤海油田腐蚀磨损套管剩余强度计算

对渤海油田油气井的完整性问题详细排查,发现存在环空异常带压占比较高,导致井筒服役安全面临巨大的挑战。为有效计算环空最大承压能力,控制环空压力在有效的安全范围,需更精确的核算套管的有效剩余强度。渤海油田油气井套管腐蚀以CO_(2)为主,本文综合考虑套管在磨损、CO_(2)腐蚀共同作用,基于利用符合海洋石油特点的“De.Warrd模型的腐蚀速率预测模型”、“长期腐蚀速率预测模型”以及“管柱强度计算模型”,建立了套管磨损、腐蚀后的剩余强度计算方法,以环空带压自喷井2D井为例,对套管剩余强度进行核算,结果表明,套管以腐蚀为主要因素,磨损发生在套管下深中部的情况下,对套管中部剩余强度有影响,对套管整体最小剩余强度几乎无影响。通过该方法在核算套管在磨损及腐蚀双重影响下的套管剩余强度有重要意义,有效指导安全生产。

油田耐温牺牲阳极套管内防腐蚀参数优化数值模拟与应用

针对油田侏罗系油井的内腐蚀套损问题,以重点腐蚀段长效防护为目标,研制了耐温阳极套管内防腐蚀技术。依据阴极保护相关规范,在室内搭建4组模拟试验,开展720 h套管极化性能测试,探究套管内涂层、介质溶液、温度对牺牲阳极保护效果的影响,验证理论计算和数值计算结果。结果表明:油管不影响工具对套管的保护;阳极数量增加对保护电位分布和输出电流无影响;阳极间距增加,保护电位衰减较快,当阳极中点的保护电位达到-0.8 V时,该间距为最大有效保护距离;牺牲阳极尺寸增加,有效保护距离变化不明显;在油田环境中,阳极寿命为2~4 a。通过现场性能优化、结构改进累计实施402口井,腐蚀速率由0.38 mm/a降低至0.19 mm/a,有效期在720 d以上。

试论钻井工程对油井套管腐蚀损坏原因及预防措施

随着全球经济发展和能源需求的增加,石油工业在全球范围内得到迅速发展。作为石油开采的重要环节,钻井工程也逐渐成为石油工业的关键领域。但套管腐蚀损坏问题已成为钻井工程的主要难题之一。套管是油井的保护壳,是油井中最重要的构件之一,它直接关系到油井的安全运行和生产效率。由于油井开采环境的复杂性,套管常受到腐蚀影响,导致套管损坏,从而影响油井的产量和运行成本。因此,本文从套管腐蚀损坏的原因和预防措施两方面对钻井工程进行分析和研究,旨在为优化钻井工程提供参考。

套管腐蚀缺陷的规则化处理及抗挤强度分析

随着复杂结构井在石油钻采中的广泛应用,由腐蚀缺陷引起的套管挤毁失效问题日益突出,导致修井周期增大,开采成本增加,成为制约钻采效益的主要因素之一。针对上述问题,将GB/T 19624—2004含缺陷压力容器评定标准运用到含腐蚀缺陷套管的抗挤强度分析中,将不同形貌的套管腐蚀缺陷规则化处理。通过理论与仿真对比验证,建立了精确的含腐蚀缺陷套管有限元模型。利用ANSYS研究了不同腐蚀缺陷套管的抗挤毁强度。研究结果表明:在椭球型腐蚀缺陷长轴长度、短轴长度、缺陷深度和穿透型缺陷长度、宽度5个结构参数中,椭球型缺陷深度、短轴长度和穿透型缺陷的宽度是套管强度的最敏感参数。因此套管的抗挤强度分析应着重考虑腐蚀缺陷的影响。针对设计和使用的每种套管,都应考虑可预见的腐蚀缺陷进行精细化数值计算,以确保其安全工作。

苏里格气田调层井套管修复技术研究与应用

苏里格气田属于低产、低压、低丰度的典型致密砂岩气藏。由于开发年限较长,区块大部分气井生产已进入中后期,原生产层位无气量气井逐渐增多,调层补孔技术是一种在利用原井管柱的前提下,通过封堵原生产层位,射孔压裂新潜力层位,即可让气井恢复产量,极大节约气田开发成本,恢复老井生产的技术手段。近年来,老井调层补孔工艺对恢复无气量气井产能,取得了一定的效果,但通过现场实际施工过程中发现老井套管出现不同程度上的单井段或全井段多处破损、腐蚀,已不具备密封承压效果,亟需采取新技术进行套管补救。分公司针对套管出现单处或多处漏点,采取了膨胀管补贴技术与套中套技术,实施2井次现场应用。实施结果表明,2种技术手段均有效地对原套管漏点进行了补救,现场承压试验合格,压裂射孔投产后,气井取得了较好的产量预期。

TP110SS抗腐蚀特殊扣套管复合力试验焊接工艺

分析了TP110SS抗腐蚀特殊扣套管复合力试验的受力情况,指出焊缝质量对此试验的重要性,并研究了套管和堵头的焊接性,选择了合理的焊接工艺,保证了复合力试验的顺利进行。

长庆油田油套管腐蚀预测研究与建议

提出了长庆油气井腐蚀预测技术的主要方向;利用OLI腐蚀软件预测了长庆油田注入水、气田外层水、气田H2S/CO2内腐蚀多种环境条件下的油气井内外腐蚀速率;并将其结果与井下挂片、在线监测的测试结果进行对比,从而验证了预测结果的准确性。

陇东地区油田套管腐蚀破损与洛河组沉积相的关系研究

鄂尔多斯盆地陇东油田套管腐蚀破损严重地影响着油田生产,白垩系洛河组的Na2SO4型地层水与套管之间的电化学、生物化学反应是主要原因。笔者研究发现全盆稳定分布的洛河组沙漠相砂体具有均质性、渗透性强的特点,为地下水的补给、径流和排泄提供了良好的通道和空间,形成的强渗流场加速了套管腐蚀破损速度,并通过分析证实本地区仅依靠提高固井质量来防止套管腐蚀破损是不够的,必须通过新材料、新技术、新工艺的突破性大量应用才能解决这一难题。

港西油田采出水对套管钢的腐蚀试验研究

采用港西油田常用的套管材料,室内模拟评价了油田采出水对套管钢的腐蚀情况,考察了矿化度、溶解氧、pH值和温度等对腐蚀速率的影响。结果表明,在相同条件下,P110钢腐蚀速率最大,J55钢腐蚀速率最小,当采出水矿化度为2.0×104～2.5×104mg/L时,腐蚀速率达到最大值;随碳酸氢根离子浓度、氯离子浓度的增加,腐蚀速率先增大后减小;暴氧条件下的腐蚀速率超过除氧条件下腐蚀速率的6倍;随采出水温度和剪速的提高,腐蚀速率也急剧增大。

利用超声脉冲回波检测套管腐蚀和缺陷

余厚全，屈万里，黄载禄．利用超声脉冲回波检测套管腐蚀和缺陷．测井技术，１９９７，２１（２）：１２９～１３２介绍了利用超声脉冲反射法测量厚度的原理，分析讨论了利用该原理测量石油套管腐蚀和缺陷的局限性和可行性，提出了一种利用超声检测套管厚度的基本方案，并进行了数值模拟。模拟结果表明虽然存在一定的技术难度，但在一定条件下，利用超声脉冲回波检测套管的腐蚀和缺陷是可行的。

P110套管腐蚀开裂机理研究

石油套管在矿化度严重的地层中容易腐蚀。腐蚀基本特征为点蚀,腐蚀形状大多呈类椭球体形。套管腐蚀以后壁厚减薄,点蚀会产生应力集中,降低了套管的强度,对油田生产造成严重影响。以P110套管为研究对象,应用弹塑性有限元方法对套管腐蚀后模型进行静力学分析。研究表明,套管腐蚀后在分别受均匀内压和外压作用时,最大Von-Mises应力与应变值均发生在套管腐蚀坑内壁处,且2种压力作用时的最大Von-Mises应力与应变值相差不大;随着套管腐蚀程度的变化,在分别受均匀内压和外压作用时,套管最大Von-Mises应力值和应变值的变化规律相似;影响套管强度的主要因素为腐蚀坑深度,即随着腐蚀深度的增加,套管的抗压能力明显降低,套管的开裂压力越来越小,且内压和外压作用时的开裂压力十分接近。

二维类圆形腐蚀孔应力集中对套管强度的影响

油气水井套管由于长期处于充满流体的环境中,极易受到腐蚀。套管遭严重腐蚀后所形成的类圆形腐蚀孔分浅半圆形孔、半圆形孔和深半圆形孔3种情况。分析了3种几何形状的腐蚀孔情况,下孔边应力和应力集中系数的分布情况,讨论了孔边应力集中对套管抗内压强度和抗挤强度的影响,提出了相应的修正公式。研究得出,在孔开口直径一定的情况下,应力集中系数随孔深增加而增大,套管强度的降低程度也随孔深增加而增大。

地层水在固井水泥中的渗透及对套管的腐蚀

介质渗透是固井水泥发生各种腐蚀的必要条件,也是套管外壁发生腐蚀的首要条件。模拟固井水泥的实际应用环境,将套管钢嵌入G级固井水泥中,采用开路电位法和动电位扫描极化法,研究了含饱和CO2地层水介质在水泥中的渗透和套管的腐蚀。结果表明,动电位扫描极化法和半电位法都便于测定介质在固井水泥中的渗透时间。由极化曲线特征可知氯离子发生了优先渗透,水泥包覆下套管的腐蚀受阳极过程的电化学和扩散步骤共同控制。介质在水泥中渗透初期,钢的腐蚀速率很低,CO2的渗入起到了阳极去极化的作用,使钢的腐蚀逐渐增大,并最终形成较严重的局部腐蚀。固井水泥的渗透深度与时间呈幂函数关系,指前因子和幂指数分别为0.85和0.62,故随着水泥环厚度增大,渗透时间缓慢增加。

外应力对套管腐蚀速率的影响

受腐蚀性油气介质的影响,油气井套管在生产过程中将发生腐蚀,从而导致服役管柱的损坏,除化学腐蚀外,管体中由于流体压力而产生的应力也将影响管柱的腐蚀。针对管体所受外部应力会加速腐蚀速率、严重缩短管柱服役寿命这一现象,结合化学力学效应理论,分二向应力和三向应力2种情况,建立了外应力影响套管腐蚀速率的解析模型,给出了计算应力影响管柱寿命衰减的解析公式。算例计算结果显示,该模型所得结果与目前文献中应力对腐蚀速率的影响实验研究结果相符;管柱所受应力越大,管柱实际寿命衰减得越快。该结论对精确确定管柱的寿命具有重要的参考意义。