科技成果

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成果名称: 复杂工况油气井管柱腐蚀控制技术及工程应用

成果登记号: 9612019Y0576

第一完成单位: 中国石油集团石油管工程技术研究院

联 系 人: 谢文江

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 新材料及其应用

应用行业: 采矿业

成果简介:

本项目属于机械工程、材料科学与工程、安全科学与技术、石油天然气工程的交叉学科,适用于深井、超深井、高温高压气井、页岩气等非常规气井和严苛腐蚀工况下油井管柱的腐蚀控制领域。"高温、高压、高含CO2、高矿化度、低pH"等复杂工况环境下油气井管柱腐蚀控制技术及工程应用是国际上研究的热点和重大难题。中国石油集团石油管工程技术研究院联合中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,依托"复杂工况气井油套管柱失效控制与完整性技术研究"等多项科研项目,经历多年攻关,建立了复杂工况油气井管柱腐蚀控制技术,攻克了复杂工况油气井管柱腐蚀失效及完整性技术难题。主要技术内容:

(1)建立了油井管柱腐蚀完整性技术。形成由油气井井筒腐蚀完整性数据库、完整性实验技术、完整性评价技术和完整性标准规范组成的油井管柱腐蚀完整性技术。该技术的核心研究成果为油井管全生命周期腐蚀试验评价和选材技术,系统考虑了油气井的生命全周期中的工况环境,明确了油套管在油气井鲜酸酸化-残酸返排-凝析水-地层水四个连续工况环境中的腐蚀行为及多因素耦合腐蚀机理,揭示了高温高压气井13Cr油管在钻井-完井-生产阶段环空环境断裂机制,解决了极端苛刻工况环境下油气井油套管柱腐蚀和环境断裂失效难题。

(2)建立了国内首台油井管全尺寸实物腐蚀实验系统。针对小试样应力腐蚀试验方法不能真实反映现场管柱/管道的腐蚀行为的问题,研发了全尺寸石油管高温高压实物拉伸应力腐蚀系统,该系统成功实现了在实验室对井下全尺寸管柱的全参数腐蚀模拟,包括管柱尺寸结构、拉力、内压、温度、介质等参数。首次揭示了实物油管在井下服役过程中的化学-力学交互作用机制;建立了油气井管柱特殊螺纹接头在腐蚀环境下密封能力评价准则。

(3)建立了油气井管柱腐蚀控制技术。针对高温高压气井酸化压裂服役工况,研发了系列高温油气井酸化缓蚀剂,并在塔里木油田得到应用。在实物油管表面制备出Ni-W-P镀层,并研究了其全尺寸试验中的抗粘扣和密封性能。

本项目获国家发明专利11件、实用新型专利12件;发表论文20篇(SCI/EI收录15篇);制修订行业标准2项、企业标准4项;编写专著3部;软件著作权1项;TG201和TG201-II缓蚀剂为中石油自主创新重要产品。

该项目成果整体达到国际先进水平,其中油气井管柱全尺寸实物腐蚀试验系统、TG系列高温酸化缓蚀剂处于国际领先水平。本项目研究成果在塔里木油田、长庆油田、延长油田和多家油田服务公司广泛推广应用,显著降低了油井管柱因腐蚀而导致的失效事故发生率,降低了修井成本和资源浪费,取得了客观的经济效益和社会效益,近三年累计新增销售额144520.50万元,累计新增利润73701.19万元。