S135钻杆和Cr13阀片在柴油机尾气环境中腐蚀行为比较研究

柴油机尾气欠平衡钻井技术具有保护油气层和提高钻速等优点，但柴油机尾气成分复杂，可引起井下钻杆的严重腐蚀和地面压缩机阀片的失效。模拟柴油机尾气环境腐蚀试验表明:相同条件下，Cr13平均腐蚀速率远低于S135，试片在动态液相中的平均腐蚀速率远大于动态气相。在温度为100 ℃，总压为12 MPa，反应时间120 h和流速2 m/s时，2种钢材的腐蚀速率达到最大。Cr13钢表面的腐蚀产物膜成膜颗粒细小均匀，而S135钢表面的腐蚀产物膜成膜颗粒粗大不均匀，因而S135钢腐蚀速率远大于Cr13。S135钢液相腐蚀产物空隙率大、致密性差、疏松多孔，不能完整地覆盖试样表面，对基体不能产生保护作用，而S135钢气相腐蚀产物膜均匀覆盖整个表面，起到了对腐蚀介质的阻隔作用，发生的是典型的均匀腐蚀，因而腐蚀速率相对较低。柴油机尾气环境可引起井下钻杆的严重腐蚀，该技术不适合于产水气井和高压气井，通过合理的预防措施可减缓阀片失效。     

三种80级油套管的电化学腐蚀规律研究

工程实践已证明,高含量 H2S 对气井作业管材的腐蚀性破坏作用属于不可抗拒性风险因素.为科学合理的开展高含硫气井的安全风险评价工作,须模拟现场井下作业条件,运用实验技术研究在高含硫气井作业条件下油套管材料腐蚀效果变化规律.研究中以模拟罗家 8 井气田水为实验介质,选用 L80、NT80SS 和 L80(进口)三种管材为实验对象,在实验室内运用动态失重法测试三种管材的平均腐蚀速率.通过实验总结得到在模拟川东高含硫气井作业条件下 80 级钢油套管材料的电化学腐蚀规律.分析实验结果认为,在模拟罗家 8 井气田水介质中,当pH2S与 pCO2 参数变化不大时,温度的变化是影响 80 级油套管材料腐蚀速率主要因素;L80、NT80SS 和 L80(进口)三种管材在模拟罗家 8 井气田水介质中气相腐蚀速率的变化规律相似,60℃为管材腐蚀速率的转折点,当温度处于 60℃～100℃范围,三种 80 级管材的气相腐蚀速率随着温度的升高而增大;L80、NT80SS和 L80(进口)三种管材在模拟罗家 8 井气田水介质中液相腐蚀速率的变化规律差别较明显.     

烟道气驱油过程中N80钢的腐蚀规律实验研究

随着注烟道气驱油技术应用的增多,烟道气对油井管柱的腐蚀问题日益突出。利用烟道气腐蚀测试装置模拟高温高压条件进行N80钢腐蚀实验,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪,分析腐蚀产物的成分和微观形貌,并研究温度、压力、流速、O_2和SO_2含量等对N80钢腐蚀速率的影响。结果表明:在模拟高温高压烟道气动态腐蚀环境下,随着时间的延长,腐蚀速率快速下降,72 h后趋于平缓;N80钢腐蚀产物成分主要为FeCO_3,Fe_3O_4和Fe_2O_3,腐蚀产物覆盖不完整,形态呈环形,排列无序。温度小于60℃时随着温度升高腐蚀速率变大,60℃时达到最大值,随后开始减小;压力增大,溶液中的碳酸浓度升高,腐蚀速率增大;流速和O_2体积分数增加,腐蚀速率增加;随着SO_2含量的增加,腐蚀速率呈先下降后增大的趋势。     

温度对VM110SS套管钢在酸性环境中腐蚀行为的影响

模拟川东某气田气井封隔器失效后套管面临的腐蚀环境,利用自制高温高压釜进行VM110SS套管钢在总压18MPa、CO2分压0.54MPa、H2S分压0.41MPa、温度30~150℃条件下的腐蚀实验,得出了该气井工况下温度对VM110SS套管钢腐蚀速率的影响。采用扫描电镜和电子能谱分析方法对试样表面腐蚀产物形貌及成分进行分析。结果表明,VM110SS钢的平均腐蚀速率随温度的升高呈现先增大后减小的规律,气液相腐蚀速率最大值出现在90℃。在90℃气相中腐蚀速率为0.838mm/a、液相中腐蚀速率为1.130mm/a,发生极严重腐蚀。所有实验温度条件下,试样均发生均匀腐蚀,且腐蚀产物以硫铁化合物为主。本实验为酸性气田在不同井深及温度条件下套管的腐蚀状况评估提供了参考。     

油气田开采过程中H2S腐蚀影响因素研究

在石油勘探开发中,钻井、采油、采气、集输工程使用的金属设备都伴随着H2S的腐蚀。建立了H2S腐蚀速率预测模型,分析了油气田开采过程中H2S腐蚀的影响因素。分析结果表明:钢铁在H2S环境中的腐蚀速率受H2S气体的浓度、温度、流速和保护膜等因素的影响;腐蚀速率随着温度的升高而增大,随H2S气体浓度的增加先增大后降低,而随流速的增加先增大后趋于稳定;钢铁表面的结垢厚度是腐蚀速率和沉积速率两个因素共同作用的结果,它随H2S气体浓度的增大而增大,随流速的增大而减小;随着反应时间的增长,钢铁设备表面结垢的厚度增大,最后趋于稳定;由于结垢厚度的增大,其对钢铁设备的保护作用增强,当厚度不再增大时腐蚀速率也基本趋于稳定。      

在模拟油田腐蚀环境中P110钢的CO2腐蚀规律

在模拟塔里木油田的CO2腐蚀环境中，研究了P110油井管钢的腐蚀规律，得到了不同温度、CO2分压和流速下，P11O油井管钢的腐蚀速率及其最大发生条件。文章分析了试验结果．指出了经典理论与该试验结果之间的差别。新的结论是在任何温度下，CO2对P11O油井管钢表面都会产生局部腐蚀，腐蚀速率发生转变的温度随腐蚀环境和材料特性而变；温度是影响腐蚀产物膜成分和生成速度的关键因素．也是影响腐蚀速率的关键因素。     

碳钢在盐水-油-气多相流中腐蚀规律的研究

借助于建立的动态水平腐蚀测试装置,研究了3％NaCl溶液中介质流速、温度、油水比、气体等因素对碳钢腐蚀行为的影响。实验表明:在实验流速范围内,碳钢的腐蚀速率随介质流速增大而增大;在30～60℃,腐蚀速率随温度升高而升高,且60℃达到最大值;在油水比为1/1000～10/100范围内,腐蚀速率随油含量增加而减小;通入N2和CO2,均会对腐蚀速率产生影响。     

松辽盆地北部深层气井CO2腐蚀预测方法

松辽盆地北部深层气井井深、温度高、压力高。天然气中含有CO2,地层水矿化度高,井液中含有一定量的Cl^-,井下管柱腐蚀为CO2和水引起的电化学腐蚀。随着温度的升高,腐蚀速率先增大后减小,80℃时腐蚀速率达到最大值;降低溶液pH值、增加溶液中的Cl^-浓度、提高CO2分压以及介质的流速,均加剧了油管腐蚀;通过灰色关联量化计算影响CO2腐蚀因素关联度,温度、CO2分压、Cl^-浓度、pH值和流速是影响CO2腐蚀的主要因素;根据DWM腐蚀预测模型的函数关系,利用现场腐蚀监测和实验数据计算相应的系数,建立了适合松辽盆地北部深层气井的CO2腐蚀速率预测模型。     

油管钢在酸性模拟环境下耐腐蚀性能研究

结合实际井况,对抗硫管材在不同温度、不同H2S分压下的耐腐蚀性能进行了分析研究。采用扫描电子显微镜、电子能谱仪以及X射线衍射仪分别对材料的腐蚀形貌、平均腐蚀速率、腐蚀产物成分进行对比分析。结果表明,材料的腐蚀速率随着温度的升高先降低后稍有增大,说明温度是影响腐蚀性能的关键因素,直接影响气体H2S/CO2在溶液中的溶解度,从而影响腐蚀状况;在低温时抗硫管并没有显示耐蚀的优势。形貌物相分析表明,抗硫管材在150℃时产物膜均匀,膜层对深层腐蚀有阻碍作用,局部腐蚀不明显,相对低合金管材表现出耐腐蚀优势。低合金管材相对抗硫管腐蚀程度严重,不适宜在试验环境下应用。     

高温下火驱尾气对N80型套管腐蚀规律研究

关于火驱尾气回注油层所引起的腐蚀问题研究,国内外学者均没有涉及。为此,分析了高温下火驱尾气对N80型套管腐蚀的主要影响因素,设计了四因素三水平的(L934)正交试验,运用哈氏合金动态反应釜,模拟了火驱尾气对N80型套管的动态腐蚀过程,运用失重法,计算了腐蚀速率。用极差分析方法,对腐蚀试验结果进行分析,给出了腐蚀总效果随各因素的变化规律图,解释了腐蚀总效果随各因素变化的原因;运用分组对比法,得出腐蚀温度为低温(100℃)或高温(250℃)时,流速、尾气分压和时间对腐蚀速率的综合影响可忽略,当温度为180℃左右时,流速、尾气分压和时间对腐蚀速率的综合影响显著。研究结果可为矿场防腐实际操作提供参考。     

柴油机尾气欠平衡钻井中压缩机阀片失效机理

柴油机尾气钻井属于气基欠平衡钻井,尾气中含有CO2、O2等腐蚀介质以及炭黑等固体微粒,在实际工况下容易导致压缩机阀片开裂失效。通过对失效阀片断口的宏观分析和表面分析以及模拟尾气环境中的腐蚀试验,认为阀片失效是由于长期工作在含CO2、O2的潮湿酸性环境中引起阀片的均匀腐蚀和点腐蚀,高速气流夹杂固体炭黑等颗粒的冲蚀加剧了这种腐蚀,导致阀片在孔蚀薄弱部位开裂,此外由于尾气中的杂质硫可引起钢材的硫化物应力腐蚀开裂,随着阀片的反复运转和上述因素的共同作用,阀片表面裂纹不断扩展和加深,最后引起阀片断裂失效。根据现场经验和阀片失效机理提出了减缓阀片失效的预防措施。     

冻胶阀

为实现欠平衡完井,常规做法是采用套管阀,但采用套管阀成本高,且套管阀一旦失效就无法实现欠平衡完井,为此研究了冻胶阀。冻胶阀是一种用于欠平衡完井的智能化学胶体,在井筒中具备一定的抗压差性能,可隔离其上下流体。完井管柱能穿透冻胶阀,在管柱穿透过程中冻胶阀能实现环空动密封,避免油气溢出。完井结束后冻胶阀可实现破胶液化,采用氮气或清水即可实现残液的全部返排。该产品适应温度为55～100℃,每百米抗压差能力为2～5MPa,目前已应用在油井、气井上,完井方式包括了筛管完井和裸眼完井,成功率达100%。冻胶阀不但能保障欠平衡完井的顺利实现,还能大幅度降低欠平衡完井费用,对丰富欠平衡钻井技术内涵、推广欠平衡钻井技术具有重要意义。     

基于非等温三相流模型的欠平衡钻井井底压力预测

考虑欠平衡钻井中钻屑的影响以及由于地层和钻井液之间热量传递导致的温度变化,应用气-液-固三相流模型来模拟井筒流体,计算井筒温度和压力分布,分析不同参数对环空内流体压力和温度分布的影响.研究表明,与两相流模型及其他考虑地温梯度的三相流模型相比,考虑传热的非等温三相流模型能够更加准确地预测欠平衡钻井井底压力.井筒内黏性耗散...     

胜利油田高油气比地层欠平衡钻井技术

高油气比地层由于其气量较高,溢流激烈程度较高,欠平衡钻井的井控难度较大。胜利油田在渤深6区块的高油气比潜山油藏进行了十几口井的欠平衡钻井施工,通过对高油气比储层溢流特点以及施工中出现问题的分析,制定了一些有效的欠平衡钻井井控措施,并形成了一套适合高油气比储层的欠平衡钻井技术。防止油气在井底积聚,避免连续气枉的形成,是高油气比地层欠平衡钻井成功的关键;确定合理的钻井液密度,可实现无需节流控制;在地面处理系统中必须安装一个U形管,可增加液气分离器的水封高度,防止气体从液气分离器排液口间歇喷出。     

江苏油田钻完井液对N80套管腐蚀研究

为查找中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司油水井自由段套管腐蚀原因,开展了钻完井液对NS0套管腐蚀行为的实验研究。在分析江苏油田自由段所用套管的钢级、壁厚以及所处温度环境的基础上,实验评价了江苏油田常用钻完井液分别在40,50,60和70℃下,经过0．5,1,2,4和6个月对N80套管的腐蚀行为。研究结果表明：江苏油田常用钻完井液对N80套管的腐蚀行为以局部腐蚀为主,大多发生在饱和盐水钻完井液中;饱和盐水钻完井液的平均腐蚀速率大于淡水钻完井液中的腐蚀速率;目前常用淡水钻完井液中挂片平均腐蚀速率和最大腐蚀速率均在0．0502mm／a以下,表明淡水钻完井液对套管腐蚀的影响小。     

深井超深井钻完井技术现状、挑战和“十三五”发展方向

"十二五"期间,为解决塔里木、四川等盆地超深油气藏勘探开发所遇到的深井超深井钻完井难题,中石油研制了一批具有自主知识产权的重大装备、工具、仪器、工作液等,包括:①8 000 m钻机、四单根立柱超深井钻机、5 000/7 000 m钻机管柱自动化处理装置、精细控压钻井技术与装备、双燃料/高可靠性钻机动力机组、气体/欠平衡钻井装备等6项深井超深井核心装备;②自动垂直钻井工具、涡轮钻具、高效PDC钻头、系列复合钻头、水力脉冲提速工具、钻井井下安全监控系统、顶驱下套管装置等7项核心工具;③高温高密度水基钻井液、油基钻井液、高温大温差固井水泥浆、韧性水泥浆体系等4项钻井液和水泥浆体系。研究认为,"十三五"期间深井超深井钻完井所面临的挑战包括:深井超深井高温、高压、窄密度窗口、井筒完整性等,以及降本增效的巨大压力,亟待在深井超深井高效运移钻机、高效破岩钻头和辅助工具、井筒完整性、井下宽带信息传输技术等方面开展攻关并力争取得技术突破。结论认为:上述研究和试验成果有力地提升了中石油超深井钻完井的能力和水平,将对中石油油气勘探开发业务起到重要的支撑作用。     

欠平衡钻井油气藏与井筒耦合模型

利用流体力学的质量守恒方程、动量守恒方程和地层的渗流力学方程,建立了欠平衡钻井油气藏与井筒耦合流动模型,并利用有限差分方法对模型进行了求解.所建立的欠平衡钻井油气藏与井筒耦合模型能模拟主要油气藏类型欠平衡钻井过程中油气藏流体与井筒内流体的耦合流动,模拟地层油、气的流入对井底压力的影响.欠平衡钻井过程中,不同类型油气藏和井筒流体耦合流动时地层油/气进入动态不同,地层油/气的进入对井底压力的影响规律也有很大区别.计算结果表明地层油/气的流入可以使井底压力下降0.03～2.50 Mpa,因此在欠平衡钻井设计中,应充分考虑产层段油/气流入对井底压力的影响.     

欠平衡钻水平井岩屑运移可视化实验

随着我国薄层低压油气藏的开发需求,充气欠平衡钻水平井技术成为国内外钻井界关注的热点,井眼净化不畅造成钻具摩阻扭矩的增大严重制约着水平井眼的延伸能力,气液固复杂多相流动,特别是认识固相运移规律是欠平衡条件下岩屑运移的核心内容。为此,在分析水平井与直井多相流条件下的岩屑受力与运移规律异同的基础上,根据气液固流动机理以及大平面沙丘颗粒运移理论,利用大型多相流实验台架开展了水平井段岩屑运移可视化实验,研究岩屑受力、运移形式及动态运移规律,获得了井眼净化注液量、注气量、液体流速、岩屑浓度等数据,进而对比找到了模拟携岩临界速度与实测携岩临界速度的误差,用实测速度修正了水平井井筒携岩临界速度预测数学模型,研究出了能够满足现场施工设计需要的钻进和循环工况的携岩速度模型和岩屑动态运移规律,对于优化钻井施工参数以及降低钻井安全风险均有重要意义。     

涪陵页岩气水平井油基钻井液技术

涪陵焦石坝区块采用水平井开发方式,水平段长1 500 m以上,水平井段为龙马溪组下泥岩段,页岩黏土矿物含量高,脆性强、微裂缝发育,易发生垮塌掉块造成井下事故;井底垂深大于3 500 m,深层页岩气开发,面临着井温升高、携岩带砂要求越来越高、部分井发生垮塌掉块、起下钻遇阻卡的问题,部分井发生失返性漏失,消耗了大量的人力、物力。对柴油基钻井液体系进行了研究,结果表明该体系具有良好的抗温性、在低油水比（70:30）下仍然具有稳定的性能,随钻堵漏材料（粒径级配的高纯超细碳酸钙+有机胶凝漏失控制材料）能够封堵2 mm的裂缝,承压强度达7 MPa,纳米封堵剂（纳米石墨粉和超细海泡石纤维组成的混合物）能够封堵0.1 mm裂缝,承压达到20 MPa。现场应用结果表明,该体系具有良好的井壁稳定能力,井径扩大率低,平均小于3%,润滑性好,起下钻摩阻低,钻井液性能稳定,易于维护处理,能够解决井漏、井垮等复杂情况。柴油基钻井液完全适用于涪陵区块的页岩气水平井钻井施工。