页岩气井随钻导向工具天线腐蚀失效分析

西南某页岩气井所处地层主含黄铁矿(FeS_2),地层温度为130~150℃,采用油基钻井液(含25%CaCl_2),钻进过程中发生数起导向工具失效事故,天线外表面出现大量裂纹,腐蚀开裂严重,导致了严重的经济损失。为找出失效原因,对失效天线进行宏观分析、化学成分分析、金相组织分析及模拟工况下的腐蚀测试,利用SEM与EDS分析表面裂纹形貌和腐蚀产物形貌。结果表明,失效天线的S元素含量偏高,天线失效主要由氯离子应力腐蚀开裂导致,Cl-破坏天线表面钝化膜,在天线表面萌生了点蚀,并在应力作用下促进了点蚀的发展,导致裂纹萌生,Cl-渗透进腐蚀产物膜内,形成酸性环境,导致了基体中Fe的腐蚀溶解,使裂纹逐渐拓展,从而导致天线失效。建议升级天线材质,降低夹杂物含量,选择耐点蚀性能较强的材质,改进天线结构设计,减小应力集中,尽量避免产生较大的残余应力,并对钻井液除氧,钻遇产层时保持钻井液p H值在10以上,降低Cl-的含量,防止氧、氯协同作用加速应力腐蚀。