鎢合金鍍層油管在庫車山前的適用性評價研究

1、鎢合金油管在庫車山前鎢合金油管在庫車山前“三超三超”氣井的適應(yīng)性評價研究氣井的適應(yīng)性評價研究石油管工程技術(shù)研究院石油管工程技術(shù)研究院20122012年年9 9月月2021/12/282021/12/28匯匯 報報 內(nèi)內(nèi) 容容一、研究背景一、研究背景二、研究結(jié)果二、研究結(jié)果三、初步結(jié)論三、初步結(jié)論一、研究背景一、研究背景1. 1. 碳鋼油管碳鋼油管 耐腐蝕性差耐腐蝕性差2. 2. 超級超級13Cr13Cr、15Cr15Cr 價格較貴價格較貴 耐點蝕性能較差耐點蝕性能較差1鎢合金鍍層技術(shù)優(yōu)勢鎢合金鍍層技術(shù)優(yōu)勢“三超三超”氣井油管管材技術(shù)方案氣井油管管材技術(shù)方案現(xiàn)有技術(shù)存在問題現(xiàn)有技術(shù)存在問題1.

2、1. 耐蝕性好耐蝕性好2. 2. 價格較耐蝕合金便宜價格較耐蝕合金便宜 3.3. 油田成功應(yīng)用油田成功應(yīng)用一、研究背景一、研究背景上卸扣上卸扣是否粘扣是否粘扣氣密封氣密封氣密封性氣密封性無鍍層油管無鍍層油管鎢合金鍍層油管鎢合金鍍層油管滿足油管的所有技術(shù)滿足油管的所有技術(shù)要求，但是要求，但是耐腐蝕性耐腐蝕性能差能差。鎢合金鍍層鎢合金鍍層改變了改變了油油管管管體內(nèi)壁管體內(nèi)壁、公扣和公扣和母扣螺紋母扣螺紋。點蝕評價點蝕評價耐局部腐蝕耐局部腐蝕酸化評價酸化評價模擬酸化過程模擬酸化過程腐蝕評價腐蝕評價模擬工況模擬工況靜水壓靜水壓油油密封性密封性匯匯 報報 內(nèi)內(nèi) 容容一、研究背景一、研究背景二、研究成果二

3、、研究成果三、初步結(jié)論三、初步結(jié)論研究內(nèi)容研究內(nèi)容檢測項目檢測項目試驗內(nèi)容試驗內(nèi)容耐腐蝕性能耐腐蝕性能點蝕性能評價點蝕性能評價GB/T 17897-1999模擬地層水腐蝕模擬地層水腐蝕PCO2= 1.62MPa，Cl-為為1.2105mg/L，5m/s，160，7天天耐酸化性能評價耐酸化性能評價鮮酸、殘酸鮮酸、殘酸螺紋連接性能螺紋連接性能上卸扣試驗上卸扣試驗4上上3卸，最佳扭矩卸，最佳扭矩靜水壓試驗靜水壓試驗95MPa保壓保壓30分鐘分鐘氣密性試驗氣密性試驗ISO 13679 簡化簡化B系試驗系試驗根據(jù)井口載荷確定的載荷包絡(luò)線計算載荷點根據(jù)井口載荷確定的載荷包絡(luò)線計算載荷點 (一一) 鎢合金鍍

4、層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價薄鍍層樣品薄鍍層樣品厚鍍層樣品厚鍍層樣品ElementWeight%Atomic%P 4.609.73Fe 3.093.62Ni 70.7678.97W 21.557.68鍍層厚度均勻，表面及截面致密，無明顯缺陷。鍍層厚度均勻，表面及截面致密，無明顯缺陷。鍍層橫截面 鍍層表面基體鍍層(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價基體依據(jù)標準：依據(jù)標準：GB/T 17897-1999GB/T 17897-1999：不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法（：不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法（6% FeCl6% FeCl3 3，24h24h）第一批鍍層樣品第二批

5、鍍層樣品宏觀形貌宏觀形貌微觀形貌微觀形貌無鍍層無鍍層13Cr試樣對比試樣對比無鍍層無鍍層15Cr試樣對比試樣對比(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價溫度溫度()CO2分分壓壓MPaPHCl-含量含量mg/L流速流速m/s試驗試驗周期周期天天1601.6251.210557氣相氣相（薄、厚）（薄、厚）液相液相（薄、厚）（薄、厚）(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價馬元泰博士的研究成果對比馬元泰博士的研究成果對比(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價模擬鮮酸模擬鮮酸：20%HCl+4.5%TG20120%HCl+4.5%TG201，9

6、090，4h4h鍍層鍍層15Cr15CrHP2-13CrHP2-13CrBS-13CrBS-13Cr(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價鎢合金鍍層耐腐蝕性能評價模擬殘酸模擬殘酸：PH=1, 140, 12hPH=1, 140, 12h PH=2, 140, 24hPH=2, 140, 24h PH=4, 140, 72h PH=4, 140, 72hPH=1PH=1（薄、厚）（薄、厚）PH=2PH=2（薄、厚）（薄、厚）PH=4PH=4（薄、厚）（薄、厚）(二二) 鎢合金鍍層對螺紋參數(shù)的影響鎢合金鍍層對螺紋參數(shù)的影響 項目編號緊密距（mm

7、）Lc（mm）L4（mm）錐度（mm/m）螺距（mm）齒高（mm）判定結(jié)果電鍍前1-0.6160.8062.00.01-0.032-0.3959.8662.5-0.01-0.033-0.7060.0163.5-0.01-0.044-0.9660.2563.5-0.02-0.025-1.0859.1662.5-0.01-0.03電鍍后1-0.7460.8663.00-0.042-0.5260.0663.0-0.01-0.053-0.8660.0664.5-0.02-0.054-1.2260.4463.5-0.01-0.045-1.2459.1462.0-0.01-0.04 項目編號緊密距（mm）

8、錐度（mm/m）螺距（mm）齒高（mm）鏜孔直徑（mm）鏜孔深度（mm）承載面寬度（mm）接箍長度（mm）接箍外徑（mm）判定結(jié)果電鍍前1103A-0.30.06250.01-0.0290.708.308.35144.2107.30B-0.50.06300.01-0.0190.658.308.501274A-0.40.06200.010.0190.658.208.20144.4107.40B-0.30.06200.010.0190.658.208.251070A+0.10.06300.010.0190.708.208.30144.3107.60B+0.10.06300.010.0190.708

9、.208.251099A-0.10.06250.01-0.0290.708.208.15144.2107.30B+0.10.06300.02090.758.308.201111A+0.30.0635-0.010.0190.758.308.20144.3107.50B+0.20.06250.000.0190.758.408.20電鍍后1103A-0.40.06350.02090.608.208.40144.3107.40B-0.70.06400.020.0190.608.308.501274A-0.80.06250.020.01590.608.308.20144.3107.40B-0.70.06

10、300.020.0290.608.308.201070A-0.10.06350.010.0190.708.208.40144.2107.80B-0.20.06350.010.0190.708.208.401099A-0.20.06350.01-0.0190.708.308.20144.4107.40B-0.20.06400.02-0.0190.708.308.201111A+0.10.06300.010.0190.708.408.30144.4107.30B+0.10.06350.010.0190.708.408.30(二二) 鎢合金鍍層對螺紋參數(shù)的影響鎢合金鍍層對螺紋參數(shù)的影響(三三) 鎢合

11、金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價試驗步驟試驗步驟條件條件結(jié)果結(jié)果上卸扣試驗上卸扣試驗A端端4上上3卸，前三次最大扭矩，最卸，前三次最大扭矩，最后一次最佳扭矩；后一次最佳扭矩；B端最佳扭矩端最佳扭矩未粘扣未粘扣氣密封試驗氣密封試驗B系列簡化試驗系列簡化試驗1#試樣試樣13步驟發(fā)生泄漏，泄漏步驟發(fā)生泄漏，泄漏壓力為壓力為77MPa，拉伸載荷為，拉伸載荷為524KN；2#、3#試樣第試樣第2步時步時發(fā)生泄漏發(fā)生泄漏結(jié)果分析和試結(jié)果分析和試驗方案調(diào)整驗方案調(diào)整2#試樣剖開檢查試樣剖開檢查鍍層無變化；可能是鍍層的引鍍層無變化；可能是鍍層的引入使最佳扭矩數(shù)值發(fā)生變化，入使最佳扭矩數(shù)

12、值發(fā)生變化，進行方案調(diào)整進行方案調(diào)整調(diào)整后的上卸調(diào)整后的上卸扣試驗扣試驗A端端4上上3卸，卸， B端端1上，均為廠家上，均為廠家給的最大扭矩給的最大扭矩未粘扣未粘扣調(diào)整后的氣密調(diào)整后的氣密封試驗封試驗1#：載荷點根據(jù)塔中不同井段的實：載荷點根據(jù)塔中不同井段的實際工況確定際工況確定 ；3#：載荷點根據(jù)井：載荷點根據(jù)井口載荷確定的載荷包絡(luò)線所確定口載荷確定的載荷包絡(luò)線所確定 未泄漏；未泄漏；鍍層無變化鍍層無變化(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價上扣扭矩及上扣要求上扣扭矩及上扣要求試樣編號試樣編號上扣端上扣端上扣次數(shù)上扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）上扣速度上扣速度

13、（rpm）螺紋脂要求螺紋脂要求1#3#A端端13次次57705-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3453405-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3B端端153405-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價上扣扭矩及上扣要求上扣扭矩及上扣要求試樣編號試樣編號上扣端上扣端上扣次數(shù)上扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）上扣速度上扣速度（rpm）螺紋脂要求螺紋脂要求1#3#A端端13次次57705-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3453405-10API高壓螺紋脂高壓螺

14、紋脂SHELL TYPE3B端端153405-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價試樣編號試樣編號上扣端上扣端上上/卸扣次數(shù)卸扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）臺肩扭矩臺肩扭矩（Nm）卸扣扭矩卸扣扭矩（Nm）試驗結(jié)果試驗結(jié)果1#B155411661/A1606621776010未粘扣未粘扣2589114265661未粘扣未粘扣3594124815591未粘扣未粘扣456891159/2#B154161340/A1603320996218未粘扣未粘扣2587220766310未粘扣未粘扣3590526645826未

15、粘扣未粘扣457892232/3#B153801372/A1605625276185未粘扣未粘扣2598319245932未粘扣未粘扣3621831945845未粘扣未粘扣456841809/(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價依據(jù)標準：依據(jù)標準：ISO 13679 簡化簡化B系試驗系試驗 第一象限：內(nèi)壓、拉伸第一象限：內(nèi)壓、拉伸(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價加載步驟加載步驟加載步驟序號加載步驟序號載荷點載荷點框架載荷（框架載荷（KN）內(nèi)壓（內(nèi)壓（MPa）保載時間（保載時間（min）1111470522791776033

16、530951544010715527917756401071573530951582791771591114705102791771511353095151240107601327917760(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價 三根試樣均發(fā)生泄漏三根試樣均發(fā)生泄漏試樣編號試樣編號泄漏壓力泄漏壓力（MPa）拉伸載荷拉伸載荷（KN）加載步驟加載步驟1#77524132#38.996623#77.87932(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價2#試樣剖開觀察試樣剖開觀察鍍層無變化鍍層無變化(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢

17、合金鍍層油管螺紋連接性能評價2#試樣剖開觀察：密封部位有螺紋脂殘留，扭矩不夠試樣剖開觀察：密封部位有螺紋脂殘留，扭矩不夠(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價試樣編號試樣編號上扣端上扣端上扣次數(shù)上扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（N Nm m）上扣速度上扣速度(rpm)(rpm)螺紋脂要求螺紋脂要求1#A端端4577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3B端端1577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE33#A端端4577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3B端端1577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE

18、3(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價試樣編號試樣編號上扣端上扣端上上/卸扣次數(shù)卸扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）臺肩扭矩臺肩扭矩（Nm）卸扣扭矩卸扣扭矩（Nm）試驗結(jié)果試驗結(jié)果1#B160521349/A1606621776010未粘扣未粘扣2589114265661未粘扣未粘扣3594124815591未粘扣未粘扣462041344/3#B159141340/A1605625276185未粘扣未粘扣2598319245932未粘扣未粘扣3621831945845未粘扣未粘扣460842191/(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能

19、評價圈數(shù)扭矩01231# A端扭矩圈數(shù)01231# B端圈數(shù)0123扭矩3# A端圈數(shù)0123扭矩3# B端(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價評價結(jié)果：評價結(jié)果：(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價試驗溫度試驗溫度 局部封堵方式局部封堵方式 加壓介質(zhì)加壓介質(zhì) 室溫室溫 焊接堵頭焊接堵頭 水水 試驗條件試驗條件 試驗結(jié)果試驗結(jié)果 試樣編號試樣編號 試驗壓力試驗壓力（MPa） 保載時間保載時間（minute） 失效位置和失失效位置和失效形貌效形貌 1#、3# 95.0 30 未發(fā)生泄漏未發(fā)生泄漏 (三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接

20、性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價加載步驟序號加載步驟序號載荷點載荷點框架載荷框架載荷（kN）內(nèi)壓內(nèi)壓（MPa）保載時間保載時間（min.）VME %120701562.3%2343960.81565.2%3465556.21573.7%45950501590.6%520701562.3%65950501590.6%7465556.21573.7%8343960.81565.2%920701562.3%10343960.81565.2%11465556.21573.7%125950501590.6%1#1#試樣試驗條件：試樣試驗條件：載荷點根據(jù)塔中不同井段的實際工況確定載荷點根據(jù)塔中不同井段的實際工況確定 。(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價實驗結(jié)果：實驗結(jié)果：氣密封測試完后，未發(fā)生泄漏。氣密封測試完后，未發(fā)生泄漏。(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評價3#3#試樣試驗條件：試樣試驗條件： 。加載步驟序號加載步驟序號載荷點載荷點框架載荷框架載荷（kN）內(nèi)壓內(nèi)壓（MPa）保