井控設(shè)備是對(duì)油氣井實(shí)施壓力控制,對(duì)事故進(jìn)行預(yù)防、監(jiān)測(cè)、控制,實(shí)現(xiàn)安全鉆井的可靠保證,尤其是防噴器在控制井噴時(shí)發(fā)揮著重要作用。選用整體性能表現(xiàn)優(yōu)良的鎳基合金作為井口裝置用材一定程度上滿足高酸性油氣田開發(fā)需要,但隨著腐蝕環(huán)境日趨苛刻,材料在高溫高含硫環(huán)境中的耐蝕性仍值得探討。本文在國內(nèi)外鎳基合金相關(guān)應(yīng)用研究調(diào)研基礎(chǔ)上,首先對(duì)鎳基合金718在高溫高含H_2S/CO_2的模擬油田地層產(chǎn)出水環(huán)境中腐蝕規(guī)律以及腐蝕行為特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,在四種不同腐蝕環(huán)境中,鎳基合金718腐蝕輕微且表現(xiàn)出均勻腐蝕特征,升高溫度或者是增大H_2S/CO_2分壓比,試樣的腐蝕速率略有增加,變化不明顯。在模擬最苛刻腐蝕條件下,經(jīng)過720h的腐蝕,四點(diǎn)彎曲SCC試樣未發(fā)生斷裂,縫隙腐蝕試樣局部特征不明顯且失重很小,表現(xiàn)出良好的抗應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕能力。其次,對(duì)未腐蝕試樣和經(jīng)苛刻條件腐蝕后試樣表面鈍化膜進(jìn)行XPS深度濺射表明,腐蝕前鈍化膜是一個(gè)具有雙極性的薄膜,由兩層構(gòu)成,表層主要為Ni、Cr的氫氧化物和氧化物,內(nèi)層主要為Ni、Cr的氧化物。腐蝕后,鈍化膜外層存在大量金屬硫化物,過渡層以Ni、Cr的氫氧化物為主,內(nèi)層為金屬氧化物及其對(duì)應(yīng)的金屬單質(zhì)。膜層結(jié)構(gòu)向硫化物的轉(zhuǎn)變,加重了鎳基合金718的腐蝕。最后,對(duì)鎳基合金718在模擬高含H_2S/CO_2腐蝕條件下進(jìn)行了極化曲線、動(dòng)電位循環(huán)極化曲線及交流阻抗譜測(cè)試。無縫隙鎳基合金718試樣的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,相較于單獨(dú)的CO_2腐蝕體系,H_2S的加入造成鈍化膜穩(wěn)定性下降,極化曲線出現(xiàn)多次活化-鈍化轉(zhuǎn)變,交流阻抗曲線的擬合結(jié)果也表明,H_2S的存在使得極化電阻減小,活性離子穿過鈍化膜所產(chǎn)生的阻力下降,保護(hù)性能降低。縫隙腐蝕試樣的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,在H_2S/CO_2共存腐蝕體系中,不同溫度條件下的循化極化曲線均相交于陽極極化區(qū),顯示良好的鈍化和再鈍化能力,且隨溫度升高,EIS圖譜擬合的容弧抗半徑逐漸減小,縫隙腐蝕敏感性增加;對(duì)比僅含CO_2和僅含H_2S條件下的循環(huán)極化曲線發(fā)現(xiàn),溶液中高含量CO_2的存在增大合金的縫隙腐蝕傾向,而在H_2S腐蝕體系中718合金的封閉滯后環(huán)面積則很小,顯示較強(qiáng)耐蝕能力,同時(shí)H_2S環(huán)境中的腐蝕極化電阻大于CO_2腐蝕條件下的極化電阻。
【學(xué)位單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE921.5;TG133.4
【部分圖文】：

同時(shí)利用SEM、XPS等現(xiàn)代測(cè)試分析技術(shù)對(duì)鎳基合金 718 腐蝕后形貌、鈍化膜成分、構(gòu)特征等進(jìn)行分析。本章主要對(duì)材料、腐蝕條件、測(cè)試內(nèi)容及方法等進(jìn)行介紹，旨在為鎳基合金 718 在高酸性油氣井的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。2.1 試驗(yàn)材料2.1.1 試樣材料成分與顯微組織本試驗(yàn)采用固溶+時(shí)效處理的鎳基合金 718 管材，其化學(xué)成分如表 2-1 所示，其金顯微組織及夾雜物如圖 2-1 所示。表 2-1 材料的化學(xué)成分(wt%)Table 2-1 Chemical composition of testing materials(wt%)C Si Mn P S Cr Mo Ni Fe0.033 0.14 0.065 0.0024 0.0006 18.96 3.28 52.21 18.67依據(jù)ASTM E45-13、ASTM E112-13、GB/T 13298-2015 系列標(biāo)準(zhǔn)，鎳基合金 718 金相組織為奧氏體，晶粒度為 7.5 級(jí)。存在兩種類型的氮化鈦夾雜，分別為B型 2.0 級(jí)D型 1.5 級(jí)。

圖 2-3 四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置示意圖Fig.2-3 Schematics of four-point bending test device2 2123 4mEtyH A 應(yīng)力，Pa；E-彈性模量，Pa(鎳基合金 718 為 199的最大撓度，m；H-外支點(diǎn)間的距離，m；A-內(nèi)A 4H。2S/CO2腐蝕模擬試驗(yàn)50 型高溫高壓反應(yīng)釜模擬硫化氫與二氧化碳共存的圖及對(duì)應(yīng)實(shí)物圖如圖 2-4 所示。SolutioncirculatesystemGas outElectromotor

圖 2-3 四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置示意圖Fig.2-3 Schematics of four-point bending test device2 2123 4mEtyH A （： -最大張應(yīng)力，Pa；E-彈性模量，Pa(鎳基合金 718 為 199 GPa)；t-試 my-外支點(diǎn)間的最大撓度，m；H-外支點(diǎn)間的距離，m；A-內(nèi)外支點(diǎn)間的驗(yàn)用樣滿足A 4H。驗(yàn)方法高溫高含H2S/CO2腐蝕模擬試驗(yàn)TFCZ-35/250 型高溫高壓反應(yīng)釜模擬硫化氫與二氧化碳共存的高溫高含硫驗(yàn)裝置示意圖及對(duì)應(yīng)實(shí)物圖如圖 2-4 所示。SolutionElectromotor
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