本文關鍵詞：CO_2注入井油管斷裂機理及防護方法研究

  更多相關文章： CO2注入井 油管斷裂機理 硫化物應力腐蝕 H2S 緩蝕劑 防護方法

【摘要】：CO2驅油與埋存實現(xiàn)了提高低滲透油藏采收率和CO2地質埋存的雙重效果,但是由于注入井的注入壓力過高CO2氣體和注入水極易通過油管絲扣向油套環(huán)空滲漏,注入水中含有的硫化物在絕氧低溫的環(huán)空環(huán)境中由于硫酸鹽還原菌作用不斷生成H2S,在環(huán)空中形成了CO2-H2S-Cl-共存的應力腐蝕敏感環(huán)境,導致注入井在較短時間內(nèi)發(fā)生了油管斷裂事故,注氣油管的非正常斷裂帶來了較大的經(jīng)濟損失和安全風險,制約了CO2驅油與埋存的試驗效果。目前國內(nèi)外針對CO2、H2S單獨存在時的應力腐蝕斷裂機理開展了較多的研究,少數(shù)學者進行了CO2、H2S共存時的應力腐蝕斷裂機理及防護方法研究,但其研究的對象主要集中于采出環(huán)境和地面設備環(huán)境,對CO2注入井CO2-H2S-Cl-共存的復雜環(huán)空環(huán)境下油管外表面應力腐蝕斷裂機理及防護方法方面研究較少,缺乏可借鑒成果。因此有必要針對CO2注入井的環(huán)空環(huán)境分析其油管斷裂機理,并在此基礎上提出相應的防護方法,主要研究內(nèi)容包括:(1)對四口斷裂井的油管化學成分、力學性能、夏比V形缺口沖擊性能以及硬度進行了測試,分析了斷裂油管斷口宏觀、微觀裂紋特征以及斷口裂紋內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物,確認環(huán)空環(huán)境中硫化物應力腐蝕開裂是造成CO2注入井油管斷裂的主要原因。(2)對CO2注入井環(huán)空溶液、注入水水樣、注入CO2成分開展理化分析,確定出硫化物的來源,明確了CO2注入井環(huán)空SRB將SO42-還原成H2S的低p H值、低溫、絕氧密閉的環(huán)空環(huán)境;建立了CO2注入井環(huán)空環(huán)境應力腐蝕實驗室模擬體系,采用電化學和應力腐蝕實驗相結合的方法,進行CO2-H2S-Cl-共存的環(huán)空環(huán)境中P110油管鋼的腐蝕和應力腐蝕開裂行為實驗,分析了P110油管鋼在不同p H值、H2S分壓、總壓、硫化物濃度、溫度、緩蝕劑濃度的環(huán)空環(huán)境中腐蝕及應力腐蝕行為的演變規(guī)律,提出了CO2注入井油管環(huán)空環(huán)境下陽極溶解和氫脆混合的硫化物應力腐蝕斷裂機理。(3)分析了環(huán)空保護液中脫硫劑、殺菌劑、緩蝕劑等對P110油管鋼應力腐蝕行為的影響,確定環(huán)空保護液中緩蝕劑、脫硫劑和殺菌劑的濃度配比;開展典型油管鋼N80、S13Cr、TP95S、TP110TS在不同p H值、H2S分壓、硫化物濃度和緩蝕劑濃度的環(huán)空環(huán)境中的腐蝕及應力腐蝕行為實驗,得出了典型油管鋼的耐環(huán)空環(huán)境應力腐蝕的順序為TP110TS/TP95SN80/P110S13Cr;通過改變環(huán)空環(huán)境和管材選擇,形成一套具有針對性的CO2注入井油管硫化物應力腐蝕斷裂綜合防護方法。本文針對吉林油田CO2注入井油管的斷裂特征,通過現(xiàn)場調(diào)研和實驗室研究的方法,揭示了CO2注入井油管斷裂的主要原因,闡明井下油管的應力腐蝕斷裂行為及規(guī)律,提出了CO2注入井環(huán)空環(huán)境下油管硫化物應力腐蝕斷裂機理,并在此基礎上進行了相應的應力腐蝕斷裂綜合防護方法研究,解決了制約吉林油田CO2驅油與埋存示范區(qū)生產(chǎn)效果的注入井油管非正常斷裂問題,為CO2驅油與埋存技術的安全高效生產(chǎn)提供必要的保障,提高CO2驅油的采收率和地質埋存率,同時為國內(nèi)CO2驅油或埋存示范區(qū)以及類似井下環(huán)境的油管斷裂問題提供了研究思路和解決方法。
【關鍵詞】：CO2注入井 油管斷裂機理 硫化物應力腐蝕 H2S 緩蝕劑 防護方法
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE357.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 創(chuàng)新點摘要8-11
• 第一章 前言11-20
• 1.1 研究目的及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 井下油管斷裂機理研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 井下油管斷裂防護方法研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 CO_2注入井油管斷裂原因分析20-35
• 2.1 CO_2注入井基本情況20-22
• 2.2 CO_2注入井油管斷裂特征分析22-34
• 2.2.1 斷裂油管材料性能分析22-28
• 2.2.2 斷裂油管斷口宏觀特征分析28-30
• 2.2.3 斷裂油管斷口微觀裂紋特征分析30-31
• 2.2.4 油管斷裂部位腐蝕產(chǎn)物分析31-34
• 本章小結34-35
• 第三章 CO_2注入井油管環(huán)空硫化物應力腐蝕斷裂機理研究35-72
• 3.1 CO_2注入井硫化物來源及環(huán)空環(huán)境分析35-41
• 3.1.1 CO_2注入井環(huán)空硫化物來源分析35-38
• 3.1.2 CO_2注入井環(huán)空硫化氫生成環(huán)境分析38-40
• 3.1.3 力學環(huán)境分析40-41
• 3.2 CO_2注入井油管環(huán)空應力腐蝕實驗方法41-45
• 3.2.1 CO_2注入井油管環(huán)空模擬溶液確定41-45
• 3.2.1.2 高壓電化學實驗42-43
• 3.2.1.3 U形彎浸泡實驗43-45
• 3.3 環(huán)空環(huán)境中P110鋼的腐蝕及硫化物應力腐蝕規(guī)律分析45-67
• 3.3.1 H2S分壓對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響45-48
• 3.3.2 pH值對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響48-50
• 3.3.3 總壓對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響50-52
• 3.3.4 硫化物濃度對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響52-58
• 3.3.5 溫度對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響58-60
• 3.3.6 不同緩蝕劑對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響60-62
• 3.3.7 緩蝕劑濃度對P110鋼的腐蝕及應力腐蝕行為的影響62-67
• 3.4 CO_2注入井硫化物應力腐蝕斷裂機理綜合分析67-70
• 本章小結70-72
• 第四章 CO_2注入井環(huán)空硫化物應力腐蝕斷裂防護方法研究72-106
• 4.1 抗硫化物油套環(huán)空保護液性能改進及評價研究72-76
• 4.1.1 脫硫劑對緩蝕效果的影響72-73
• 4.1.2 不同濃度脫硫劑+殺菌劑對緩蝕效果的影響73-76
• 4.2 抗硫化物應力腐蝕油管材料篩選評價研究76-103
• 4.2.1 典型油管鋼在不同p H值時的應力腐蝕行為76-83
• 4.2.2 典型油管鋼在不同H2S分壓時的應力腐蝕行為83-91
• 4.2.3 典型油管鋼在不同硫化物濃度時的應力腐蝕行為91-102
• 4.2.4 典型油管鋼在不同緩蝕劑濃度時的應力腐蝕行為102-103
• 4.2.5 典型油管鋼CO_2注入井環(huán)空環(huán)境耐應力腐蝕性能比較103
• 4.3 抗硫化物應力腐蝕綜合防護方法研究103-104
• 本章小結104-106
• 結論106-108
• 參考文獻108-116
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文、科研、專利情況116-118
• 致謝118-119

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 白真權,李鶴林,劉道新,王獻f ;模擬油田H_2S/CO_2環(huán)境中N80鋼的腐蝕及影響因素研究[J];材料保護;2003年04期

2 葉興遠;吳賽紅;宋祥偉;杜太璽;;管線鋼的硫化物應力腐蝕開裂研究[J];煤氣與熱力;2013年02期

3 王溫棟;謝俊峰;呂祥鴻;張鈞;;某油井修復油管斷裂原因分析[J];理化檢驗(物理分冊);2014年12期

4 周廣厚;李文魁;王云;劉翔;;酸性氣田氣井采用組合油管柱的優(yōu)越性[J];天然氣工業(yè);2009年06期

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本文編號：766458