SCI、SSCI、EI、SCOPUS指导服务
论文翻译润色 论文预审评估 质量分析报告 期刊匹配推荐

与学术顾问沟通

酸性油气田开发管材选择应用

分类:化工论文发表 时间:2018-02-07 10:01 关注:(1)

  在进行能源开发管理中来说油气中的管柱选材是一个十分重要的方面,同时对于各项选材和应用来说都是值得大家要关注的事项,这篇文章就讲述了酸性油气田开发中管柱选材思路事项,本文选自:《能源》,《能源》杂志是经国家新闻出版总署批准国内外公开出版发行的能源综合类杂志,由国务院国有资产监督管理委员会主管,中国资源综合利用协会、国家发展和改革委员会国际合作中心、华北电力大学等单位共同主办。

能源杂志投稿论文

  摘要:酸性油气田开发过程中,选用的管柱材质要求在目标产量下实现长期密封,在井的生产期内必须有效地运作。

  关键词:酸性油气,油气田开发,管柱选材,能源论文

  一、防腐管材选择标准

  高含硫气井油管材质选择,通常根据美国防腐工程师协会制定的NACE MR-01-75标准进行选材。NACE国际标准试验法TM0177-964标准化了四种静载荷硫化物应力开裂试验方法(金属在H2S环境下抗应力开裂的实验室试验)。四种试验方法包括:方法A—NACE标准(轴向)拉伸试验;方法B—NACE标准(三点)弯梁试验;方法C—NACE标准C形环试验;方法D—NACE标准双悬臂梁试验。

  《危险酸性油气井完井和作业的工业推荐作法(COMPLETING AND SERVICING CRITICAL SOUR WELLS INDUSTRY RECOMMENDED PRACTICE)》,以下简称《IRP2006》),是由加拿大钻完井协会、加拿大油气井防喷修井委员会、加拿大石油协会,加拿大石油服务协会等相关机构推荐,目的是通过提供酸性气井的完井与作业的标准,促进危险酸性井的安全完井、作业。

  IRP2006》要求任何温度下的酸性环境,不同钢级管材必须进行试验,包括J55(无缝型或者电阻焊接);K55套管(作为油管使用,无缝型或者电阻焊接);L80 1型(无缝型或者电阻焊接);C90 1型(无缝型);T95 1型(无缝型)。如果选用这几种管材在酸气环境下使用,必须进行以下实验:拉伸试验淬硬性试验(L801型;硬度试验(J55/K55-22.0 HRC,L801型-23.0HRC C901型-25.4HRCT951型-25.4 HRC);晶粒尺寸试验(L801型);液压试验(额定最小屈服强度的情况下承压达到69MPa); 硫化物应力开裂(SSC)试验;氢致开裂试验(J55和K55 ) 。硫化物应力开裂试验方法参考NACE标准。危险酸性井的井下维修和完井工具推荐用材质如表1所示。

  2.防腐管材选择思路实例——苏门答腊中南部Lematang区块Singa气田

  苏门答腊中南部Lematang区块预计总储量9.3×104亿立方米,预期生产寿命10年。以前的作业人员采用22Cr管柱材料和含13Cr材料做配件对最初的两口井完井。然而,材料老化问题造成了许多作业难题。第二口井2003年完井,采用22Cr管材完井,包括封隔器和安全阀。经过1年的生产,环空压力开始增加,完井设备的密封性失效。

  Singa气田每口井目标产气85×104m3,生产周期为10年。因此,Singa气田需要耐腐蚀合金(CRA)材料,这种材料必需符合条件并在经济可行的方式下保持密封10年。然而,对于Singa气井的设计,22Cr材料的经济预算已超支,必须合理地选材,降低资金和成本,且完井设备必须持久耐用。除了已经使用的22Cr管柱,备选的管柱材质还包括13Cr-HP2型和15Cr-UHP。

  早期的腐蚀测试表明在24.1mPa下,22Cr的腐蚀率为0.11mpy,而13Cr腐蚀率为26.37mpy。这说明22Cr的性能优于13Cr,但它的成本比13Cr要高两到三倍。因此,项目组更注重于去确定一种腐蚀率比13Cr好且成本比22Cr低的材料。同时,要注重材料的屈服强度。Singa气田的压力高(井底压力72.4mPa),根据化学成分和屈服强度,在Singa气田腐蚀性环境下,对13Cr-HP2和15Cr-UHP进行了测试。针对井筒下部开展了CO2通用腐蚀试验。测试中用到的参数为井底压力72.4MPa,CO2分压为23.2MPa,测试温度208℃,在高压釜内进行为期两周的测试。确定了CO2作用产生的腐蚀速率。

  对于SSC测试,运用NACE测试方法C中100%的屈服强度对样本进行测试。考虑到井筒上部油管,所以以测试温度为环境温度。随着温度的升高,SSC影响可能会减小并被氢脆替代。H2S分压采用7.24kPa,为了稳定pH值,注入CO2,使溶液PH值稳定在3(CO2 6.0MPa)。测试期为1个月或连续测试的720小时。此次测试用于确定当向C形环状样品施加应力时,是否会发生由SSC导致的开裂。

  根据腐蚀试验,15Cr-UHP的平均腐蚀速率为6.5mpy,在Singa气田10多年的生产中为人们所接受。对于Singa气田的环境,含100ppm的H2S,两种材料都符合要求。 13Cr-HP2材质表现出明显的腐蚀,腐蚀速率为25.5 mpy。15Cr没有点蚀,平均腐蚀速率为6.5 mpy。基于这个CO2测试结果,15Cr-UHP2对于Singa气田是可以接受的。

  根据测试结果,发现两种材质在SSC测试中可以接受。没有出现由于H2S形成的明显开裂。试验方法C表明,15Cr-UHP和13Cr-HP2样品均没有应力腐蚀开裂。表明这两种材料可以承受含有100ppmH2S的Singa气田环境。站在成本的立场来看,15Cr -UHP比22Cr经济很多。

  二、结论

  首先制定开发方案,合理预测生产目标。再根据流体性质、含量及井下环境,按照选材标准模拟井下实际环境进行试验,根据试验结果显示的管材性能,优选管柱材质。采用该思路选材,能够尽可能的减小开发成本,进一步提高油气田开发效益。

期刊目录网是一家专业从事国内国外期刊学术论文发表指导,著作出版,发明专利的权威平台,提供文章翻译、文章润色、文章预审、期刊推荐、发表支持、书号申请、出书指导、专利申请等评职称相关学术成果服务。是您评职称学术成果指导首选权威平台。

Copyright © 2013-2022 www.qikanmulu.com,All Rights Reserved