加拿大某酸性气田管道完整性体系建设与实践

管道完整性管理是一种基于风险评估与控制的系统性安全管理方法。通过实施管道完整性管理,可以将风险控制在合理、可接受的范围内,预防和减少管道事故的发生。中国石化加拿大公司针对当地运营的某酸性气田集输管道的实际生产运行状况,依据加拿大通用的油气管道管理标准,按照系统完整性管理的理念,建立和完善了酸性气田管道完整性管理的技术和管理体系,通过有效实施,提高了该气田管道完整性水平,确保了管道安全高效运行。

酸性气田环保型溶硫剂的溶硫性能和腐蚀行为研究

某酸性气田开发过程中发生了严重的硫沉积及堵塞问题,红外光谱分析表明,该气田沉积的硫黄中还含有碳酸盐、硫酸盐、含硫有机化合物、水等成分。为治理该气田硫堵问题,研发并优选了高效环保型溶硫剂(A-1溶硫剂)。在45℃、常压、1000 r/min搅拌条件下,对比研究了A-1和J-1两种溶硫剂在不同液固比(5∶1和20∶1)时对标样硫块的溶硫率和溶硫速度,以及硫块直径对A-1溶硫剂溶硫性能的影响。结果表明:A-1溶硫剂的起始溶硫速度更快,4 h内对标样硫块的溶硫率接近40%,增加溶硫剂用量可显著加快溶硫进程;A-1溶硫剂对直径2.0 cm的硫块,10 h内溶硫率超过80%,对更小粒度的硫块溶解效率更高。另外,在45℃、常压、持续通入CO_(2)条件下,通过失重及电化学方法研究了A-1溶硫剂对N80、L360和A333Gr6钢的腐蚀性。结果表明:3种钢在A-1溶硫剂中未发生明显腐蚀现象,腐蚀速率低于0.04 mm/a,未出现局部腐蚀或小孔腐蚀。

酸性气田防腐蚀技术研究及应用

在含硫气田的开发过程中,由于H2S、CO2、Cl-以及元素硫等腐蚀因素的存在,导致材料存在不同程度的腐蚀。针对这种情况,先后采用常压腐蚀评价、高压腐蚀评价、动态高压腐蚀评价以及现场在线腐蚀评价等电化学腐蚀评价方法,综合分析后认为室内腐蚀评价方法与现场在线腐蚀评价方法相结合能较好地反映现场材料的腐蚀状况,并研究了主要腐蚀影响因素对材料腐蚀的影响。在此基础上,形成了一套以材料防止SSC、缓蚀剂防止电化学腐蚀为主的技术措施。评价了碳钢、耐蚀合金钢以及玻璃钢和内衬材料的耐蚀性能,并对这些材料在现场的耐蚀性能进行总结。针对目前川渝气田采用的碳钢+缓蚀剂的防腐工艺、所用的缓蚀剂及其效果进行了总结。结合现场应用,对目前常用的4种监测方法进行了评述。最后对川渝地区下一步气田防腐蚀工作提出了建议。

酸性气田开发中腐蚀对套管强度的影响

在酸性气田的套管服役过程中,酸性等腐蚀条件会引起套管的腐蚀,套管腐蚀都会降低套管的有效强度,从而影响套管的抗挤强度和抗内压强度。研究了腐蚀孔引起的应力集中对套管强度的影响。将套管的腐蚀孔看成是类圆形腐蚀孔,以弹塑性力学的知识建立了计算套管腐蚀孔引起的应力集中系数的数学模型,在此基础上建立了套管腐蚀后的剩余强度的计算模型。利用该文推导出的计算套管腐蚀后的剩余强度的计算公式,对影响套管强度的腐蚀孔参数进行了分析,分析了套管剩余强度随着腐蚀孔开口直径和腐蚀孔开口深度这2个参数变化而变化的关系。

酸性气田集输系统紧急关断方案设计

针对酸性气田的特殊危险性,通过设置合理的关断方案,确保紧急和事故条件下,安全保护能及时介入,对于保证高危性酸性气田的长期安全平稳运行有着非常重要的意义。为此,设计了国内某酸性气田集输系统紧急事故条件下的紧急关断方案,讨论了关断方案设计原则,对关断信息来源的探测器和消防系统的技术指标进行了分析,提出了基于泄漏、火灾的4级关断系统方案,方案采用分级启动,并将自动启动与高级人工关断相结合,可有效提高事故快速响应和防止后果扩大。同时指出酸性气田集输系统紧急关断设置是一项复杂的系统工程,应在气田工艺设计阶段就提前进行考虑,以减小建设成本、保证关断系统的适用性。

普光高酸性气田井筒管材及完井方案优选

四川盆地普光气田属于高含H2S和CO2的碳酸盐岩过成熟酸性气田,存在气藏压力高、埋藏深度大、地质构造复杂、腐蚀严重、易喷易漏、安全风险高等开发难题。为解决上述难题,实现气田的安全高效开发,在深入调研国内外高含硫气田完井技术现状的基础上,分析了硫化氢、二氧化碳以及氯离子等对井下管材的腐蚀方式,提出了管柱腐蚀的防治措施:①采用防腐蚀管材;②注入缓蚀剂;③将上述两种方式综合应用。进而设计了3种完井方案:①高镍基合金完井;②高镍基合金与高抗硫材质组合完井;③高抗硫材质完井。经分析对比,最终确定采用镍基合金和高抗硫钢套管组合,配合镍基合金油管和永久式封隔器的完井方案;射孔后下酸压—生产一体化完井管柱,酸化压裂后投产。该方案成功解决了气井酸压、生产、防腐蚀等问题,具有防腐性能优越、后期维护成本低、管柱有效生产时间长、安全系数高等特点。

TP110TS油管钢在酸性气田环境中的应力腐蚀行为研究

目的研究TP110TS油管钢在酸性气田环境中的应力腐蚀开裂行为。方法通过模拟酸性气田环境,采用动电位极化法、电化学阻抗法、电化学充氢、恒载荷浸泡试验和慢应变速率拉伸试验等方法进行研究。结果在酸性气田环境中,100℃时TP110TS钢中的含氢量大幅度降低,氢脆作用减弱,导致其应力腐蚀敏感性低于60℃。TP110TS钢在100℃的酸性气田环境中,当拉应力超过70%σs时才表现出一定的应力腐蚀敏感性,表明该材料在实际使用过程中应力水平应保持在70%σs以下,但当温度降低到60℃,其安全应力门槛值要降为50%σs。结论 TP110TS钢在酸性气田环境中的应力腐蚀机制是阳极溶解与氢脆的混合机制。拉应力的存在会缩短TP110TS钢的耐腐蚀寿命,且拉应力越大,耐腐蚀寿命越短。

酸性气田井喷点火有效空间范围数字模拟

在井喷酸性天然气形成射流的可燃空间范围内进行主动点火是控制酸性气田井喷事故危害范围与危害程度的有效方法。对含CO2、H2S的天然气井喷情况进行了理论分析,建立了与实际情况接近的几何模型,采用CFD模拟的方法,对不同压力、不同风速、不同酸性气体含量的井喷情况进行了模拟研究,获得了射流速度场、浓度场,得到了不同情况下的有效点火空间范围。

高酸性气田腐蚀监测技术研究

高酸性气田采输及净化过程中,由CO2-H2O、H2S-H2O、CO2-H2S-H2O和R2NH-H2S-CO2-H2O等环境引起的腐蚀造成大量直接和间接损失,对高酸性气田的腐蚀状况进行必要的监测和安全评价于气田安全高效生产具有重要意义。在对高酸性气田腐蚀及监测情况调研的基础上,以龙岗气田腐蚀监测体系为例,介绍了包括腐蚀监测点的布置、监测方法的选择、腐蚀回路的划分、数据的管理等方面的高酸性气田腐蚀监测技术。

高酸性气田现场腐蚀试验研究

在高酸性气田的开发过程中,由于H2S、CO2、Cl-以及元素硫等介质的存在,对井下管柱、地面管线和设备的腐蚀有很大的影响,如何了解和控制高酸性环境下的腐蚀就显得尤为重要。针对川东北地区飞仙关组鲕滩气藏高含H2S和CO2的特殊情况,研制出高酸性气田在线腐蚀试验装置,并利用该装置在天东5-1井进行现场试验。现场试验进一步证实了水中Cl-是影响腐蚀的主要因素,评价了目前常用/拟采用材料的腐蚀情况、缓蚀剂的防护效果以及不同腐蚀监测方法的适应性。现场试验结果为川东北高酸性气田防腐措施的制定提供了现场试验数据,具有重要的意义。

缓蚀剂CT2-19在高酸性气田地面管线上的应用

采用专利产品缓蚀剂CT2-19、CT2-19B,在西南油气田公司重庆气矿峰15井及峰15井到高峰站的地面管线上进行了多项酸性气田地面管线不停产状态下的缓蚀剂现场应用试验。结果表明,专利产品缓蚀剂CT2-19、CT2-19B能够较好地适应峰15井的工况,既可单独加注,也可与水合物抑制剂联作,能满足酸性气田冬季开发生产过程中防腐和防冰堵的要求。

固结-氧化复合固化法处理酸性气田钻井液废液

采用固化-氧化-调整复合固化技术处理高酸性气田深井聚磺钻井液废液,考察了水泥、络合剂、氧化剂和调整剂对复合固化处理效果的影响。实验结果表明,废液处理后固化物浸出液的COD值随络合剂和氧化剂用量的增加而降低,而水泥用量对固化物浸出液的COD值影响较小;固化物浸出液的pH值随着调整剂的增加而减小。正交实验优选的固结-氧化-调整复合固化工艺的药剂配方为:水泥2%、络合剂6%、氧化剂4%、调整剂6%。处理后固化物浸出液水质达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准。

高酸性气田聚合物—甲酸盐封隔液的室内实验研究

四川盆地普光、罗家寨和元坝等高酸性气田的开发是一个世界级难题。在高温、高压、高含H2S和CO2气井生产过程中,需要向油管与套管的环空中注入防腐能力强的封隔液来防腐,以保证油管、套管及井下工具能够安全工作。该封隔液必须抵御酸性天然气的侵入而保持防腐性能稳定,一旦与储层接触也不损害储层。为此,通过大量的室内实验,研制出了聚合物—甲酸盐盐水封隔液体系。该体系以NaCOOH和KCOOH为加重剂,体系密度可达1.45g/cm3;用黄原胶(XC)和复配聚阴离子纤维素(PAC)来调节流变性并降低滤失量;用抗高温保护剂HTS来进一步提高聚合物的抗温能力。通过72h的高温高压含H2S和CO2天然气侵入实验,评价了该封隔液对G3、N80和TP110SS等3种钢材的腐蚀防护效果,结果表明钢材的腐蚀速率均低于0.076mm/a。结论认为:该封隔液体系具有密度范围宽、抗温性好、防腐能力强、保护储层效果佳以及能够在井下环空长期稳定等优点,具有推广应用价值。

高酸性气田用镍基耐蚀合金油套管的生产工艺

高酸性气田用镍基耐蚀合金油套管制造工序复杂、生产难度大、质量要求严格。综合介绍了国内外镍基耐蚀合金油套管研究成果、常用的钢种及使用环境,论述了此种管材的生产加工关键工艺(合金冶炼、管材热挤压、固溶处理、冷轧加工及管螺纹加工),指出未来研究方向。

高酸性气田钻井中钻具的选材评价

以高含硫化氢聚合物钻井液为腐蚀介质，考察了温度、流速、pH值、PCO2／PH2S分压比对S135和G105高强度钻杆钢的腐蚀影响，并对腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明，腐蚀速率随温度的升高而增大，在60～80℃间，腐蚀速率略有下降，温度超过120℃后，腐蚀速率变化不明显；流速对腐蚀速率影响不大；pH值越低，腐蚀越明显；在本试验范围内PCO2／PH2S分压比对腐蚀速率影响不大；气相腐蚀速率高于液相腐蚀速率，这与常规酸性钻井液中液相腐蚀速率高于气相腐蚀速率相反。硫化物应力腐蚀试验表明，钻杆强度越高其临界应力越低。钻杆的抗硫性能依次为G105（C）〉G105（D）〉S135（B）〉S135（A），此方法可为国内在开发高酸性气田时合理选取井下钻具管材提供参考。

阿姆河右岸酸性气田井口冲蚀及对策

中亚土库曼斯坦阿姆河右岸气田群为高含H_2S和CO_2的碳酸盐岩气藏,单井产量高,井口设备均出现了不同程度的腐蚀。初步分析认为其原因是生产过程中仅考虑酸性介质对气井井口的化学腐蚀,而没有考虑气体流速对井口的冲蚀作用,极大地影响了气田的安全生产。为此,通过对节流阀上下游阀道、法兰面均出现明显坑状腐蚀的进一步分析,明确了化学腐蚀和气体冲蚀的交互作用是井口磨损的主要影响因素,气流冲刷腐蚀坑的化学腐蚀产物会加速冲蚀损害;进而借鉴冲蚀与腐蚀运行环境下的多相管流管道的磨损计算理论,计算了该运行环境下的冲蚀极限速度,得到了不同生产工况下节流阀的抗冲蚀流量;最后,根据气田生产情况,针对性地提出了按气井配产要求来选择采气树类型、节流阀通径及类型冲蚀的技术控制策略。此举为气田安全生产提供了工程技术保障。

高酸性气田分子筛脱水工艺研究

针对国内高酸性气田脱水工艺应用实例较少的情况,文章分析了目前主要脱水工艺的优劣,对高酸性气田的脱水工艺进行合理的优化研究,最终选择了分子筛脱水工艺,并根据国外成熟应用经验,合理采用了湿气再生、双塔流程,为高效、经济地开发高酸性气田创造条件,同时亦提高了安全方面的可靠性。

酸性气田长井段射孔配套技术

传统电缆射孔工艺满足不了高含硫化氢和二氧化碳、气层埋藏较深、气层厚度较大的高酸性气田现场井控以及安全生产的需求;油管传输射孔由于射孔层段较长,一次性射孔的难度较大。针对上述难题,研究出一套满足高含硫气田投产安全生产的长井段射孔配套技术及辅助配套技术,经在气田30口井的现场应用,成功率100%。

酸性气田输气管道腐蚀缺陷外检测技术

针对酸性气田输气管道容易在H2S和CO2作用下发生氢致裂纹、应力腐蚀开裂、局部腐蚀和均匀腐蚀的特点,介绍了瞬变电磁法、磁记忆检测技术和超声导波技术三种管道缺陷外检测技术的基本原理及其应用情况,总结了各种方法优缺点。经过分析后认为,磁记忆检测技术在酸性气田输气管道腐蚀缺陷检测中具有最好的适应性。

酸性气田钻具失效研究

近年来,在酸性气田勘探开发中的钻具失效事故时有发生,严重影响了钻井安全。为了分析酸性气田钻具失效的原因,结合具体钻具失效案例,对钻具在氧气、二氧化碳和硫化氢3种不同的酸性腐蚀环境下的失效进行了分析,得到了氧腐蚀、二氧化碳腐蚀和硫化氢应力腐蚀环境下的钻具失效特点和失效形式,并提出了预防钻具腐蚀失效的措施和方法,对指导酸性气田钻具失效原因分析,预防和减少钻具失效事故提供了技术支持。