长庆油田低合金耐蚀管材耐蚀性评价及现场应用_郭钢.pdf
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1、D O I:1 0.1 1 9 7 3/f s y f h-2 0 2 2 1 2 0 1 3长庆油田低合金耐蚀管材耐蚀性评价及现场应用郭 钢1,2,刘广胜1,2,王小鹏3,李琼玮1,2,杨立华1,2,孙雨来1,2,周志平4(1.长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西 7 1 0 0 1 8;2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西 7 1 0 0 1 8;3.长庆油田分公司第七釆油厂,陕西 7 1 0 0 1 8;4.中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司,陕西 7 1 0 0 1 8)摘 要:长庆油田重点腐蚀区单一内防腐蚀技术无法满足现场需要。本工作介绍了长庆油田低合金耐蚀管材的优选,通
2、过室内高温高压试验和现场挂环试验,对其耐蚀性进行了评价,并在油田现场实现了规模应用。结果表明:各因素中温度对腐蚀速率影响最大,相同腐蚀条件下,宝钢和包钢生产的5 C r低合金耐蚀钢的平均腐蚀速率和局部腐蚀速率较N 8 0钢分别低5 0%以上和4 0%以上,其预测寿命可达1 0 a,5 C r低合金钢是有效降低长庆油田重点腐蚀区域局部腐蚀且经济的选材方案。关键词:长庆油田;防腐蚀技术;低合金耐蚀钢;现场应用中图分类号:T G 1 7 4 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-7 4 8 X(2 0 2 2)1 2-0 0 8 3-0 5C o r r o s i o n R e s i s
3、t a n c e E v a l u a t i o n a n d O n-S i t e A p p l i c a t i o n o f L o w A l l o y C o r r o s i o n-R e s i s t a n t P i p e s i n C h a n g q i n g O i l f i e l dGUO G a n g1,2,L I U G u a n g s h e n g1,2,WANG X i a o p e n g3,L I Q i o n g w e i1,2,YANG L i h u a1,2,S UN Y u l a i1,2,Z
4、HOU Z h i p i n g4(1.N a t i o n a l E n g i n e e r i n g L a b o r a t o r y o f L o w P e r m e a b i l i t y O i l a n d G a s F i e l d E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t,S h a n n x i 7 1 0 0 1 8,C h i n a;2.R e s e a r c h I n s t i t u t e o f O i l a n d G a s T e c h n o l o
5、 g y,P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i l f i e l d C o m p a n y,S h a n n x i 7 1 0 0 1 8,C h i n a;3.N o.7 O i l P r o d u c t i o n P l a n t,P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i l f i e l d C o m p a n y,S h a n n x i 7 1 0 0 1 8,C h i n a;4.P e t o C h i n a C h a n g q i n g O i l
6、 f i e l d C o m p a n y,S h a n n x i 7 1 0 0 1 8,C h i n a)A b s t r a c t:S i n g l e i n t e r n a l a n t i-c o r r o s i o n t e c h n o l o g y i n k e y c o r r o s i o n a r e a s o f C h a n g q i n g o i l f i e l d c a n n o t m e e t t h e n e e d s o f o n-s i t e.T h i s p a p e r i n
7、 t r o d u c e d t h e o p t i m i z a t i o n o f l o w a l l o y c o r r o s i o n-r e s i s t a n t p i p e i n t h e o i l f i e l d,w h i c h e v a l u a t e d t h e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e t h r o u g h i n d o o r h i g h t e m p e r a t u r e a n d h i g h p r e s s u r e t e s
8、 t a n d f i e l d h a n g i n g r i n g t e s t,a n d r e a l i z e d l a r g e-s c a l e a p p l i c a t i o n o n-s i t e.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t e m p e r a t u r e h a d t h e g r e a t e s t e f f e c t o n t h e c o r r o s i o n r a t e.U n d e r t h e s a m e c o r r o s i
9、 o n c o n d i t i o n s,t h e a v e r a g e c o r r o s i o n r a t e a n d l o c a l c o r r o s i o n r a t e o f 5 C r l o w a l l o y c o r r o s i o n r e s i s t a n t s t e e l p r o d u c e d b y B a o s t e e l a n d B a o t o u S t e e l w a s l o w e r t h a n t h o s e o f N 8 0 s t e e
10、 l b y m o r e t h a n 5 0%a n d 4 0%,r e s p e c t i v e l y,a n d i t s p r e d i c t e d l i f e c o u l d r e a c h 1 0 y e a r s.5 C r l o w a l l o y c o r r o s i o n r e s i s t a n t s t e e l i s a n e f f e c t i v e a n d e c o n o m i c a l m a t e r i a l s e l e c t i o n s c h e m e
11、t o r e d u c e l o c a l c o r r o s i o n i n k e y c o r r o s i o n a r e a s o f C h a n g q i n g o i l f i e l d.K e y w o r d s:C h a n g q i n g o i l f i e l d;a n t i c o r r o s i o n t e c h n o l o g y;l o w a l l o y c o r r o s i o n r e s i s t a n t s t e e l;f i e l d a p p l i c
12、a t i o n 长庆油田现有8 0 0 0余口侏罗系油井,针对典型侏罗系井下高压物性测试发现,C O2含量为2%6%时,换算成井底C O2分压为0.1 50.2 5 M P a,属于中高腐蚀程度。井筒动液面以下套管普遍存在严重内腐蚀,自下而上两段的主要特征有:射孔段以上1 0 02 0 0 m范围发生严重内腐蚀;抽油泵到动液面收稿日期:2 0 2 1-0 5-2 6通信作者:郭 钢(1 9 8 6-),硕士,主要从事油气田化学领域研究与应用工作,1 5 8 2 9 2 9 3 3 8 3,g u o g-c q p e t r o c h i n a.c o m.c n之间,因混合产出液在
13、花管扰动和泵抽汲等作用下,气液分离和介质交换加剧,游离态的C O2造成套管腐蚀速率增大。目前,套管主要防腐蚀措施为环氧涂层牺牲阳极技术,有效抑制了套管外腐蚀。近年来,侏罗系油井的套损与稳产的矛盾逐步凸显,新增套损井以侏罗系为主(占比8 3.8%)。油井内套管防腐蚀主要采用环氧酚醛涂层内防腐蚀技术,利用改性环氧酚醛喷涂热固化涂层隔绝腐蚀性介质。单一内涂层防腐蚀无法满足现场需要,需进一步改进防腐蚀措施,研究试验新型耐蚀管材,并结合其他防38第4 3卷 第1 2期2 0 2 2年1 2月腐蚀与防护C O R R O S I ON&P R O T E C T I ONV o l.4 3 N o.1 2
14、D e c e m b e r 2 0 2 2腐蚀等措施,降低套管局部腐蚀速率,控制油田套损率。本工作介绍了长庆油田低合金耐蚀管材的优选及其室内高温高压性能的评价效果,并在油田现场实现了矿场试验,以期为重点腐蚀区内防腐蚀技术推广提供参考,为长庆油田全生命周期防腐蚀提供一条经济可行的技术路径。1 低合金耐蚀管材研究针对环江、镇北油井套管严重的内腐蚀问题,从材料方面提升防腐蚀性能。(1)1 3 C r不锈钢 行业共识C r加量符合冶金“n/8”定律,C r质量分数大于1 2.5%,钢的电位正移(-4 0 05 5 0 mV),且 钢 表 面 可 形 成 致 密 的C r2O3膜层,其耐蚀性发生质变
15、,但成本较高。(2)低C r钢 在碳钢中添加质量分数为1%5%C r和微量的N i、稀土等合金元素,以提升其耐蚀性1。(3)3 C r钢和5 C r钢 3 C r钢和5 C r钢的电化学曲线相似(见图1),表面富集C r(OH)3膜层;5 C r钢的耐蚀性较3 C r钢更好。对某钢厂生产的1 3 C r钢开展了前期评价,结果表明该材料在侏罗系井中的抗局部腐蚀性能有限2,如图1所示。图1 不同管材在侏罗系井中的极化曲线F i g.1 P o l a r i z a t i o n c u r v e s o f d i f f e r e n t p i p e s i n J u r a s
16、s i c w e l l 限制1 3 C r钢在长庆油田中应用的主要问题有:5 C r钢成本较N 8 0钢提高了6 0%;而9 C r钢、1 3 C r钢成本较N 8 0钢更是提高了34倍;1 3 C r钢在含H2S、酸化措施液等环境中应用时,需在低温、高应力段控制硫化物应力腐蚀开裂(S S C C)风险3-4。科学院所和钢管公司的近期论证,研究认识一致,认为5 C r低合金耐蚀管材是有效降低局部腐蚀(5 0%),且经济的选材方案5-7,如图2所示。(a)国内(b)国外图2 国内及国外不同管材的耐蚀性评价8-9F i g.2 E v a l u a t i o n o f c o r r o
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