碳酸鹽地層套管的腐蝕行為研究.pdf

1、本文以某油田為應(yīng)用背景，利用高溫高壓試驗(yàn)設(shè)備并輔以SEM、EDS、XRD等現(xiàn)代分析手段，研究了不同套管材料，在模擬碳酸鹽巖環(huán)境中的腐蝕行為，并基于模擬試驗(yàn)得到的均勻腐蝕速率，結(jié)合套管受到的三軸應(yīng)力，對套管的腐蝕壽命進(jìn)行預(yù)測。
　　研究結(jié)果表明:在本論文模擬的碳酸鹽巖油氣田H2S和CO2共存的腐蝕環(huán)境中，均勻腐蝕速率和最大點(diǎn)蝕速率均屬于嚴(yán)重或極嚴(yán)重腐蝕程度。套管鋼T95和110S在H2S含量為0.02-5.0g/m3時，且20＜PC

2、O2/PH2s＜500，在氣相和液相中，井中部比井底腐蝕嚴(yán)重;若PCO2/PH2S＜20時，氣相和液相中，井中部和井底的腐蝕程度相差不大。當(dāng)H2S含量在5.0-770g/m3范圍內(nèi)時，且PCO2/PH2s＜20時，氣相和液相中，井底腐蝕最嚴(yán)重。當(dāng)H2S含量在150.0-770.0g/m3范圍內(nèi)時，氣相的均勻腐蝕速率大于液相，而當(dāng)H2S含量在5.0-150.0g/m3范圍內(nèi)時，液相的均勻腐蝕速率大于氣相。
　　在H2S含量為0.02

3、-770.0g/m3且PCO2/PH2S＜20時，腐蝕產(chǎn)物膜的成分為H2S的腐蝕產(chǎn)物FeS或Fe7S8，腐蝕主要由H2S控制。而在0.02-5.0g/m3時，且20＜PCO2/PH2S＜500時，腐蝕產(chǎn)物膜的成分為H2S的腐蝕產(chǎn)物FeS和CO2的腐蝕產(chǎn)物Fe(CO3)的混合物，腐蝕由H2S和CO2共同控制。
　　P110和110-3Cr在CO2分壓為3.67MPa，溫度為100℃，液相條件下，均勻腐蝕速率和局部腐蝕速率相差不大，氣

4、相條件下，110-3Cr的均勻腐蝕速率和局部腐蝕速率稍小于P110。
　　當(dāng)井下套管面臨H2S或者CO2腐蝕，均勻腐蝕造成的壁厚減薄將對套管在井下承受的三軸應(yīng)力極限影響很大，并進(jìn)而影響套管的安全服役壽命。本論文的研究結(jié)果表明，在H2S含量為5.0-30.0g/m3范圍內(nèi)，若只考慮均勻腐蝕，套管材料承受外擠、內(nèi)壓、軸向拉伸作用下的可安全服役壽命分別為5.07年、16.87年和3.48年，則該井在不考慮任何防腐措施的情況下的安全服役壽