旧油管及油管柱可靠性的控制方法研究与应用

针对油管服役过程中各种失效形式的特征,依据实际情况设计了旧油管现场检测方法,开发了能够满足旧油管使用的专用密封脂,设计并制造了可溶型油管柱试压专用工具,结合现场条件,进一步规范了作业方法。并在某天然气生产区块进行规模应用。结果表明:以上现场检测方法、操作方法和两种产品实施535口井后,保证了入井油管的可靠性,同时结合开发现状,进一步延长了油管的使用寿命,节约各项成本达700万元。

页岩油水平井连续管底封拖动压裂难点与对策

连续管拖动压裂作为页岩油藏压裂增产的主体工艺之一,为了解决长水平段水平井压裂改造过程中面临的连续管下入自锁、压裂封隔器坐封困难、喷射阶段封隔器频繁解封等难点。文章通过对连续管拖动压裂作业中摩擦系数实验测试、软件模拟工具受力分析和射孔过程套管回压精确计算等方法,针对连续管下入自锁问题提出了利用金属降阻剂和环空泵送压裂工具延长连续管下深的方法,针对压裂封隔器坐封困难问题采用环空泵送辅助封隔器坐封,通过精确计算射孔阶段需要控制的套管回压,有针对性地预防封隔器频繁解封的问题。现场实践表明,上述措施能有效解决水平段2 000 m以内的底封拖动压裂过程连续管技术难题,为后续鄂尔多斯页岩油规模化开发提供技术支撑。

塔河油田某生产井油管腐蚀失效分析

塔河油田某生产井在检管时发现油管外壁存在明显的局部腐蚀,腐蚀形貌包括圆坑状局部腐蚀与沟槽状局部腐蚀。通过对油管开展基础性能测试、腐蚀产物表征、腐蚀产物细菌培养与基因测序,明确了油管外壁腐蚀原因为细菌腐蚀及闭塞电池造成自催化酸化作用。因此,建议缩短现场用环空保护液的放置周期,并定期对环空保护液的细菌含量与氧含量进行测试。

塔河油田某生产井油管压溃失效分析

塔河油田某生产井在酸化压裂+连续油管气举增产过程中,第414根油管发生压溃失效。通过对压溃油管的宏观形貌观察、壁厚测试、腐蚀产物表征以及压溃模拟计算,可以明确第414根油管发生压溃的原因为:连续油管气举过程中注入的氮气中伴随的氧以及酸化压裂过程中的酸液对压溃油管内壁的腐蚀,首先导致油管内壁减薄严重,当其壁厚减薄导致临界挤毁压力小于环空保护液导致的静水压时,油管发生压溃。文章建议后续类似工况生产井进行增产时,可对连续油管气举的注气气源进行优化,选择纯度为99.9%的氮气,同时优化酸化压裂工艺,延长酸压时间。

油井管特殊螺纹齿表面应力腐蚀行为仿真研究

随着高温高压高产油田的勘探开发,油井管柱面临越来越恶劣的井筒环境,其螺纹接头腐蚀失效已经成为制约油气田高效开采的主要原因之一。为此,通过COMSOL Multiphysics软件建立了油井管螺纹齿的力学-电化学有限元模型,研究了不同外部载荷下油井管螺纹各个部位的应力分布与腐蚀规律。研究结果表明:油井管螺纹齿各个部位的应力分布大小与其腐蚀程度呈正相关,即接触应力越大,螺纹腐蚀情况越严重;接头螺纹在齿槽与承载面过渡处的应力最为集中,腐蚀情况最为严重,塑性变形会导致阳极腐蚀电流密度急剧增大,造成严重的腐蚀行为。研究结果可为油井管柱接头螺纹腐蚀失效机理研究提供新的思路,也为解决恶劣工况条件下井筒完整性问题提供理论依据和解决途径。

Comprehensive Control on Microstructures and Properties of Medium Carbon V-N Microalloyed Steel Seamless Oil-Well Tubes of Hot-Rolling Non-Quenched/Tempered

The relationship between microstructures and mechanical properties of a medium carbon V-N microalloyed steel used for N80 seamless oil-well tubes of hot rolling non-quenched/tempered (non-Q and T) was investigated.The results have shown that volume percentages of upper bainite,modified bainite and ferrite have a decisive influence on impact energies of steel tubes.When the total volume percentage of bainite is larger than 5%,the impact energy of tubes can not satisfy with the industrial criteria.Moreover,if the total volume percentage of bainite is smaller than 5%,then the impact energy of steel tubes enhances with volume percentage of ferrite increasing.The final microstructures have closely relation with tube billet quality,controlled cooling temperature after tube rolling and cooling method after stretch-reduction-diameter.High quality of medium carbon V-N microalloyed steel for non-Q and T oil-well tubes can be produced through comprehensive control of microstructures and mechanical properties in sub-procedures,especially for tube billet quality and controlled cooling parameters.

水平井连续油管带压钻塞技术的研究及应用——以HN油田XX凹陷为例

为了解决水平井连续油管带压钻磨桥塞工艺中井控风险高、井筒清理难度大、易卡钻等突出问题,开展了连续油管带压钻塞施工难点梳理分析、作业设备及钻塞工具优选、完善闭式循环地面流程、优化钻塞管柱结构设计和工艺参数等方面的研究,提出了两种工作液组合使用的新思路,并在HN油田XX凹陷风险探井Y1井应用。应用结果实现了井口控压高、钻扫水平段长、单趟钻塞数多等各项施工数据的突破;建立了HN油田XX凹陷深层页岩油井闷井溶塞-小油嘴放喷-带压钻塞的工艺流程,形成了满足长水平段连续油管带压钻塞配套工艺技术,可为今后同类型的作业提供技术支撑和经验借鉴。

油管缺陷在线检测仪的研究

文中研究了油管局部缺陷和壁厚减薄缺陷的漏磁场检测原理。研制了一种新型的井口式油管缺陷检测仪 ,缺陷检测传感器的组合式探头具有自动张合、浮动和随动功能 ,能够满足油管在线检测对检测传感器的要求。仪器可用在井口对油管进行在线连续定量检测 ,检测结果不受管表面的油泥或其它非导磁性材料的影响。测试表明 ,该仪器具有精度和分辨率高 ,结构简单 ,安装方便 。

漏磁场法测量油管壁厚的研究

在石油开采中 ,油管内壁杆状磨损和内外壁大面积腐蚀引起的壁厚减薄缺陷是造成油管失效的主要原因之一。本文提出了一种油管壁厚漏磁场测量方法 ,结果表明 ,该方法具有精度和灵敏度高、可在线测量等特点 ,为表面受油泥或其它非导磁性材料覆盖的旧油管的现场检测提供了新的方法与手段。

钢中残余有害元素对油井管质量的影响

钢中的残余有害元素致使钢材产生红脆性表面裂纹和具有回火脆性倾向 ,并使耐热钢的热强性降低。因废钢中残余有害元素含量较高 ,为降低油井用钢的残余元素含量 ,应在电弧炉炉料中加入一定比例的生铁 (铁水 )

长庆油田油井井筒腐蚀机理与防护措施

针对长庆油田油井油管腐蚀穿孔断裂十分严重的现状,通过现场调研和室内试验,对影响腐蚀的各因素进行了分析并探讨井筒腐蚀机理。结果表明,硫酸盐还原菌引起的细菌腐蚀和垢下腐蚀是油井腐蚀结垢的根本原因,其次是溶解氧、二氧化碳及高矿化度采出液的电化学腐蚀,此外部分油井井口结蜡,上述因素的共同作用导致井筒腐蚀。据此提出了预防井筒腐蚀的综合治理方案,可为油田井筒防腐提供指导和借鉴作用。

新型油井管钢33Mn2V的动态再结晶规律研究

采用 Gleeble- 15 0 0热 /力模拟仪压缩变形实验 ,研究了微合金非调质钢 3 3 Mn2 V的动态再结晶规律。绘制出其动态再结晶图 ,发现其发生动态再结晶的临界变形量较小。通过回归计算出其热变形方程式 ,确定了 σP、εP和 Z的关系 。

一种油管缺陷量化识别技术

对油管缺陷量化识别技术进行了研究,基于缺陷分类,通过分析缺陷漏磁信号,选取了信号特征量并进行了分类;利用人工神经网络解决了信号特征量与缺陷几何外形特征之间的非线性映射问题;建立了基于特征分类的油管缺陷量化识别模型。实验表明,该技术能满足油管缺陷量化识别精度要求,应用前景广泛。

油井管钢33Mn2V静态再结晶的模拟研究

采用热 /力模拟技术研究了新型非调质油井管用钢 33Mn2 V在不同变形温度、变形速率、变形量和初始组织条件下的奥氏体静态再结晶行为。根据所得数据确定了其静态再结晶激活能 Q=115 .4 k J/ mol,并建立了 33Mn2 V钢静态再结晶量的经验模型 :X=1- exp[- 0 .2 2 314 (t/ t0 .2 ) 0 .4 8],t0 .2 =1.2 4 34- 1 0· d20 ·ε- 2 .36 87· ε- 0 .31 6 7· exp(QRT) ,式中道次间隔时间 t≥ 6 0 s时取 t=6 0 s。

基于变尺度随机共振的油管漏磁信号检测

为解决大参数微弱信号的识别问题,在研究随机共振基本原理的基础上,提出了变尺度随机共振的概念并给出了实现方法。据此方法对油田抽油管裂纹、通孔、焊缝以及微小锯齿纹4种典型缺陷的漏磁信号进行了分析,并利用多通道数据融合技术减小干扰信号。与原信号波形比较表明,变尺度随机共振波形可有效提高微弱漏磁信号的识别率。

H_2S/CO_2环境中某油井管腐蚀失效的分析与讨论

某油井一单根二次入井的油管短节腐蚀严重,为了寻找其原因,对失效油管的化学成分、金相组织等进行了分析,并借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对腐蚀产物进行了分析。结果表明:失效油管化学成分、金相组织符合API 5CT-2011第9版P110钢等级的要求,材质为P110,无明显腐蚀短节的则为P110S;P110和P110S化学成分的差异性(Cr,Mo等)及同处于CO_2腐蚀性工况,导致了该短节发生CO_2腐蚀和电偶腐蚀失效。

新型油井管钢33Mn2V的奥氏体晶粒长大规律

系统研究了用于生产N80级热轧非调质无缝油井管的钢种33Mn2V在不同加热温度和不同保温时间下的奥氏体晶粒长大规律．结果表明，该钢在1100和1200℃保温时，奥氏体晶粒等温长大规律较好地服从抛物线型经验表达式，等温长大指数n均相当接近1／2．若等温时间为10min，利用ASTM晶粒度级别等于5.00的临界判据定义的该钢实用奥氏体晶粒粗化温度位于1250℃左右；在900—1250℃温度范围内，该钢种奥氏体平均晶粒尺寸(D)与加热温度(T)的定量关系近似服从Arrhenius关系：D=1.12×10～4exp(-8.31×10～3／T)．表明该钢在高温加热时具有较好的抗晶粒粗化能力，此结论对于将该钢种实际应用于N80级的热轧非调质无缝油井管工业化生产具有重要参考价值．

油管腐蚀缺陷的在线检测技术

油管服役条件恶劣 ,为减少油管失效事故 ,实施现场探伤 ,研制了油管井口无损检测仪。采用漏磁法对腐蚀缺陷进行无损检测 ,利用计算机增强并行口设计A/D转换器 ,便于现场使用。缺陷定量分析软件能够自动完成缺陷信号的识别、特征提取和定量评价。大量的实验室和工业现场实验结果表明 ,检测仪的腐蚀坑及孔洞分辨率为0 8mm通孔 ,且腐蚀缺陷的定性检出率为 1 0 0 % ,缺陷严重程度的分类正确率大于 90 %。

油井用渗氮油管断裂原因分析

某批油管经过渗氮处理后下井使用,不到1个月就发生断裂事故。对油管进行了断口分析、金相检验、材料力学性能试验。结果发现,渗氮层脆性较大,而且正火组织(珠光体+网状铁素体)本身韧性较低,这是油管发生脆性断裂的原因,建议选用调质处理油管进行渗氮。

抽油机井油管载荷及应力应变分析

将自制开发的新型载荷测试仪和模拟油管工况测试台 ,成功地用于油管载荷及应力应变的实测试验。在此基础上 ,应用大型有限元分析软件ANSYS ,对油管在各种工况下的应力和应变进行了计算。结果表明 ,抽油机井油管受到的是拉—拉疲劳载荷 ,处于有阻尼强迫振动状态 ,是油管产生疲劳断裂的基本条件。最危险点在接头的第一啮合齿的齿根处 ,最大应力应变值一般均超过屈服极限。在正常工况下 ,尽管危险点应力应变水平很高 ,但是仍处于低弹性应变幅循环状态下 ,所以油管能较长期地在井内服役 ;当发生非正常工况时 ,油管内的最大应力应变幅可能达到强化段 ,在循环载荷作用下会产生较大的塑性应变幅 。