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浏览:- 发布日期:2022-11-10 13:21:51【

陈钦伟1,张继刚2,杨 阳3,杨中娜3,冯电稳3,4,李振坤2

[1.中海石油(中国),300459;2.,300452; 3.中海石油(),300452;4.,300452

:中发穿分析分析腐蚀试验等方法,分析了油管穿孔的原因结果表明:油管受到井下工况环境与注入水介质成分的影 ,在其内壁形成并附着了 CaCO3,BaSO4 ,;Cl - 还原菌的双重作 用下,局部敏感区域的垢下腐蚀不断加剧,穿孔

关键词:井下管柱;腐蚀穿孔;腐蚀模拟试验;垢下腐蚀

中图分类号:TG178;TG115.5 文献标志码:B 文章编号:1001-4012(2022)09-0066-05

水 井 1080m 3,口压14.3 MPa,套压8 MPa,注水量为 540 m 3,注水方+ ,管柱采用88.9mm()N80,管采 用的是淬火+回火处理工艺20203,起出管柱过程中,发现井下深度3341m 管存 在穿孔现象为查明该油管发生穿孔的原因,穿油管化检,为预防后续管柱 生类题制了有

1 理化检验 

1.1

2,1 # ,2 # , 1 # 穿,,下深度 3350m ;2 # 穿,下深度3341m ,两根油管处于同一个注水层位观察1 # ,2 # 油管,1 # 附着物及腐蚀缺陷[1-2],2 # ,2处穿孔位置外,油管外壁其余表面均未发现明 显的腐蚀缺陷,外壁穿孔部位平整(见图1)沿轴向对 1 # ,2 # 油 管 进 行 纵 向 解 剖,观 察 其 内壁形貌,1 # ,2 # 油管内壁形貌相似,均存在一层 附着物且内壁多处有明显局部腐蚀坑,1 # 油管内 壁某些位置 虽 然 未 发 生 穿 孔,但 局 部 腐 蚀 已 非 常 ,90%[2a),2b)]。2 # 管穿,穿 蚀加深所致,附 近 其 他 位 置 也 发 现 多 处 局 部 腐 蚀 [见图2c),2d)]。 

1.2 化学成分分析

采用直读光谱仪对1 # ,2 # 油管进行化学成分 分析,结果如表1所示可见1 # ,2 # 分 均 满 足 API SPEC 5CT2018 Casing and Tubing N80


1.3 硬度测试 

采用 R574型洛氏硬度试验机对1 # ,2 # 油管进 行硬度测试,测试位置如图3所示,测试结果如表2 所示,由 表 2 可 知:1 # ,2 # 油 管 的 硬 度 未 见 明 显 差异

1.4 金相

1 # ,2 # 油管分别取样,采用 ZEISSObserver A1m 型光学倒置显微镜进行金相检验,可见1 # ,2 # 管基(4),1 # 管存BD ,2 # D ,最大直径为20.37μm(见表3和图5)。

1.5 力学性能测试

采用ZWICKZ600 型双立柱万能材料试验机 1 # ,2 # ,4,1 # ,2 # 均满足 APISPEC5CT2018 N80

采用 PSW750型摆锤CST-50冲击试样缺口投影仪对1 # ,2 # , 冲击试样加工尺寸为55mm×10mm×3.3mm(××),缺口类型为 V ,刀刃8 mm,试验温度为0 ,冲击试验结果如表5所示,1 # ,2 # 油管的冲击性 能 均 满 足 APISPEC5CT2018N80


1.6 附着物分析 

分别选取1 # ,2 # 油管内壁附着物进行成分分 将试样经石油醚+酒精溶解除油过滤干燥 ,X线(XRD),2θ 3° ~ 8,0.02°,λ 1.54056nm,6,7XRD :1 # 要为 FeCO3,CaCO3,CaAl2Si2O8,2 # 着物主 要 为 FeCO3,CaSO4,CaAl2Si2O8 ,FeCO3 应 为 内 壁 腐 蚀 产 物,CaCO3,CaSO4 结垢物,而硅铝酸盐 类 物 质 的 存 在 应 为 地 层 中 返 砂所致

1.7 结垢预测及

采用 SY/T06002009 油 田 水 结 垢 趋 势 预 ,CaCO3, CaSO4,BaSO4,SrSO4 ,6 6:CaCO3,CaSO4 垢趋势,该结果与 XRD分析结果相符

经 检 测,水 样 pH 7.8,采 用 SY/T05322012油田注入水细菌分析方法绝迹稀释菌的测试计算方法,得出该水样存在一定量的硫酸 盐还原菌(SRB)、无腐生菌(TGB)与铁细菌(FB), 其中SRB的检出数量为130/mL


1.8 能谱分

选取2 # 油管内壁某一腐蚀坑进行能谱分析,内向外依次在油管内壁基体内壁附着物内壁最外 层沉积物进行取点分析,分析位置如图8所示能谱分析结果可知:油管基体主要含有 C,O,Mn, Fe等元素;内壁附着Fe,C,O,Cl,Cl含量(,)比较,腐蚀的发生;内壁最外层沉积物主要含有 Fe,C,O, Si,Al,Ca

1.9 试验

为进一步研究注入水中结垢物对管材腐蚀程度 的影响,设计两组腐蚀模拟试验,分别定义为 A B,其中 A 组不加入油管内壁附着物,B 70g内壁,试验条件为模拟井下实使况条件,65 ,压力为15 MPa,环境气体为 N2,流速为1 m/s,试验时间为7d,试验水质为注 入水挂片试 样 取 自 油 管 管 体,分 别 用 320 600 800号和1200号砂纸逐级打磨,将试样清洗冷风吹干后测量其尺寸和质量,再将试样相互绝 缘地安装在特制的试验架上,放入高压釜内的腐蚀 介质环境中试验结束后,将试样放入由1L 稀盐 20g三氧化50g氧化亚锡洗溶 液中剧烈搅拌,物被清除试样进行冲洗中和处理,再冲洗脱水后,用电子天 平称其质量,并进行结果计算试样平均腐蚀速率 Vcorr 的计算方法为 Vcorr = 8.76×10 4 × (m -mt) S1·t·ρ (1) 式中:Vcorr ;m ; mt ;S1 ;t;ρ最大点蚀速率Vt 的计算方法为 Vt = 8.76× t 10 3 ×ht (2) 式中:ht 大点:A 物质覆盖,经能谱分析可知其主要含有 C,O,Fe,Ca 元素,Ca,,,[9a)]。将试样酸洗并中和后,称其质量并计 算其腐蚀,7Q/HS 20642011及效果评价要求, 可知注入水环境下,A 组试样的平均腐蚀程度为中 度腐蚀

A 组试样相比,B 均呈, 且试样 表 面 的 附 着 物 较 多GB/T185902001金属和合金的腐蚀 点蚀评定方法,微镜观察试样表面点蚀分布情况并计算点蚀密度, 测量点蚀深度,计算腐蚀速率,结果如表7所示据标准 Q/HS20642011的腐 蚀程度的划分,可知结垢物存,B组试的最大点蚀速率均为严重腐蚀。 

2 综合分析 

油管的化学成分硬度拉伸性能冲击性能均满 APISPEC5CT2018,问题 引起的腐蚀失效,,无明显附着物,内壁附着有较厚的垢层,垢层下可 见局部腐蚀坑,腐蚀坑为由内向外扩展,说明该油管 穿孔是内腐蚀导致的,且具备垢下腐蚀特征内壁附 着物主要为 FeCO3,CaCO3,CaAl2Si2O8,判断其主要 来源于CO2 腐蚀CaCO3 据水质分析可知:CaCO3,CaSO4 ,与垢样分析结果相匹配,细菌检测可见少量SRB, 会对局部腐蚀产生一定的加速作用高温高压腐模拟试验显示,当试样表面附着有结垢物时,会产生 严重的点蚀,这也进一步验证了油管垢下腐蚀这一结 该油管在长期服役过程中,受到井下工况环境与 注入水 介 质 成 分 的 影 响,油 管 内 壁 形 成 并 附 着 了 CaCO3,BaSO4 ,,,[3-5],,富氧区的阴极富集,阴离子(Cl - )向贫氧区的阳 极富集,Cl - 在腐蚀膜局部富集并引起点蚀,进而破 ,,SRB,,[6-10]

3 结论及建议 

油管受井下工况环境与注入水介质成分的影响, 壁形CaCO3,BaSO4 ,Cl - SRB,垢下腐蚀不断加剧,穿建议 定 期 对 水 质 进 行 细 菌 检 测,包 括 SRB, TGB,FB细菌等,若水质中细菌含量较高,可以在 注水管柱系统中投加化学杀菌剂定期对油管清洗 除垢,特殊 留存,特殊置选

参考文献: [1] 钟彬,,,.N80油管穿[J].,2018,39(8):647-650. [2] 张帅,,,.[J].石油化工腐蚀与防护,2020,37(3):58-61. [3] 吕洪亮.油田注水管线技术 [J].化学工程与装备,2020,283(8):101-102. [4] 胥尚.的 处 理 [J].,1984,13(5):54-57. [5] 李荣强.胜利油田[J]. 石油钻探技术,2008,36(4):64-66. [6] 刘宏,,.SRB[J].蚀与防护学报,2000,20(1):41-46. [7] ,,,.[J].,2017,17(2):93- 96. [8] .[D].:,2007. [9] .[D].:,2013. [10] ,,,.[J].理化检验(),2015, 51(9):653-656.

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