酸性油气田用高性能不锈钢的选材与应用

分析了酸性油气田选材标准及体系,重点综述了酸性油气工业用高性能不锈钢的选材特点、评价方法标准和用材现状,还对常用材料性价比进行了简单分析。

酸性油气田管道环氧防腐涂料施工工艺

介绍了酸性油气田的管道环氧防腐涂料的施工工艺,包括工件表面处理、施工准备、不同涂装工艺的适用范围,以及管道挤涂施工设备、工艺流程和施工注意事项等。

酸性油气田C110套管断裂失效分析

为查明酸性油气田某油井C110套管断裂失效原因,通过C110断裂失效套管断口宏观形貌、金相组织、化学成分、力学性能和腐蚀产物成分等综合分析,对酸性油气田某油井C110套管断裂原因进行了探讨。结果表明:套管不居中导致套管产生应力集中,并在套管与卡瓦咬合的第1个齿形成严重机械损伤;同时,地层运动、套压波动等因素导致套管在应力集中部位出现交变载荷。最终,在套管内壁处于高H2S、低p H值环境下,在内表面交变应力集中区域发生腐蚀疲劳开裂。

酸性油气田管材高温高压环境断裂评价方法的研究

根据管材现场服役环境、受力及腐蚀工况,设计出了能真实反映现场条件的新型高温高压釜以及适用于高温高压环境开裂的恒载荷实验夹具。结果表明,高温高压80%σs应力腐蚀实验后C110管材抗拉强度、屈服强度降低幅度分别达到4.7%和5.0%,出现明显套损现象,为油气田管材适用性评价和高温高压损伤失效提供新方法。

酸性油气田油套管选材设计

在酸性环境下,屈服失效准则已不适用,环境断裂是主要的失效模式.因此,有针对性地改变油套管的设计和选材,将能够减少或防止油套管失效事故的发生.在满足屈服准则设计的基础上,对T95抗硫套管和C110准抗硫套管进行断裂力学设计,根据NACE D法试验计算出材料的临界应力强度因子K_(ISSC),利用失效评估图(FAD)求出在不同条件下的T95和C110抗内压断裂强度.计算结果表明C110的抗内压断裂强度都要低于T95,对己下入C110套管的井,防止后期作业诱发裂纹至关重要.因此,酸性油气田油套管设计在满足屈服设计准则时,也要满足断裂力学设计准则,这一新的断裂力学设计方法为酸性油气田油套管设计和选材提供了重要参考价值.

高酸性腐蚀油气田用镍基合金油套管开发现状

高酸性油气田逐渐被发现和开采,开采环境中H2S、CO2、S、Cl-含量很高,常用的13Cr、22Cr、316等不锈钢管材已无法满足开采需求,因此镍基耐蚀合金逐渐应用于油套管中。介绍了国内外各大钢管厂镍基合金油套管开发现状,分析结果表明我国镍基合金油套管的开发与国外产品有明显差距。

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。

镍基3YC51合金高温高压湿H_2S环境中应力腐蚀和高温氧化行为

为了探讨酸性油气田腐蚀环境中油气管材料的腐蚀性能,自制了3YC51镍基耐蚀合金,分别采用高温高压釜和同步热分析仪对其在高温高压湿H2S环境下的耐蚀性能和1 300℃恒温空气中的高温氧化行为进行了研究。结果表明:3YC51合金在试验条件下具有优良的耐均匀腐蚀和应力腐蚀性能;3YC51能满足酸性油气环境对金属材料的使用要求。合金氧化分2个阶段,初始氧化温度为1 047℃,在1 153℃和1 287℃分别出现氧化极值点,氧化增重呈抛物线形状,具有较高的初始氧化温度和较好的抗高温氧化性能。

慢应变速率作用下P110管材的环境开裂行为及防护措施

为有效降低管材P110在含硫油气井服役工况中存在力学性能不确定性以及应力腐蚀开裂的风险,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法,实验研究表面电镀Ni-W前后套管钢P110在NACE TM 0177标准A溶液、油田模拟地层水2种环境中的应力腐蚀行为特性,分析测试了管材强度、塑性以及应变能的变化规律。结果表明:慢速率应变拉伸动载条件下P110套管钢在含H_(2)S液相腐蚀介质中的环境开裂敏感性及损伤行为显著,强度及变形能力均低于室温拉伸实验且发生脆性断裂;表面电镀Ni-W合金并进行热处理后,可有效抑制P110套管钢的强度损伤,屈服强度降低幅度仅为1.00%~2.25%,断后延伸率、应变能降低幅度显著减小,且断裂方式恢复为韧性断裂。建议管材服役于含硫且承受高水平外载荷的油气井工况时,适当提升安全系数或降低管柱承受载荷大小,同时表面采用Ni-W合金镀层防护措施,综合降低管材环境开裂敏感性及其脆性断裂的风险。

耐高温高硫化氢缓蚀剂的研制

随着能源需求的日益增大,对高含硫、酸性类油气田的开发势在必行。介绍了伊拉克油田管道腐蚀现状,从腐蚀因素和缓蚀剂的机理出发,通过实验的方法研究出一种新型耐高温高硫化氢缓蚀剂。通过室内静态和动态检测,成功复配出缓蚀剂,并在伊拉克油田进行投放,证明了新型缓蚀剂能够有效地控制腐蚀。