含硫油井管材的選型和優(yōu)化

1、含硫油井管材的選型和優(yōu)化摘要：含硫井對井口、工具、管材等物料的耐腐蝕性和安全性具有很高的要 求，因此這類井開發(fā)成本高、投入大，目前的工藝體系和相關(guān)標準主要針對氣井 針對油井的生產(chǎn)和脫硫處理工藝不成熟，運行成本高是目前制約含硫儲量開發(fā)的 最大難題。為此，河口采油廠優(yōu)化工藝體系和材質(zhì)選型，通過腐蝕試驗，發(fā)現(xiàn)鎳 鎢鍍層管柱及工具適用于河口油區(qū)高含硫油藏的開發(fā)，能極大降低開發(fā)成本，推 進含硫儲量安全、平穩(wěn)、高效開發(fā)。關(guān)鍵詞：含硫；材質(zhì)；選型標準；鎳鎢鍍層；河口油區(qū)含硫油藏硫化氫含量高，且普遍伴生 CO ，對生產(chǎn)管柱的材質(zhì)要求2很高。目前含硫井生產(chǎn)管柱材質(zhì)的選型主要針對氣井，對油、氣、水三相環(huán)境中 硫化

2、氫的腐蝕規(guī)律研究較少。為滿足河口油區(qū)含硫儲量開發(fā)，根據(jù)西南油氣田的 應用實踐和相關(guān)標準，河口采油廠對含硫油井的管柱材質(zhì)選型進行了初步規(guī)范和 現(xiàn)場探索實驗，為同類油藏開發(fā)提供借鑒。1 含硫油井管材選型一般標準對于含硫油井的完井套管管材，可以根據(jù)套管的不同作用和類型進行材質(zhì)優(yōu) 化：表層套管：一般不與硫化氫相接觸，可采用碳鋼材質(zhì)。技術(shù)套管：在硫化氫分壓0.35kPa時，對于可能暴露于硫化氫流體中的技術(shù)套管應使用具有相應抗硫性能的材質(zhì)。油層套管、油管及工具：對于生產(chǎn)過程中直接接觸硫化氫、二氧化碳流體的 油套管和工具，應按含硫化氫、二氧化碳儲層段的最高溫度及壓力情況進行材質(zhì) 選擇。當?shù)貙铀瓹l-5000

3、mg/L或生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)單質(zhì)硫時，應進行模擬工 況條件下的電化學腐蝕實驗、硫化物應力開裂和氫開裂評價試驗，根據(jù)實驗結(jié)果 進行材質(zhì)選擇。材質(zhì)選擇方法如下所示：不無tH和一如：基合金二NOB825. ND6385N10276, 不無tH和一如：基合金二NOB825. ND6385N10276, N08135ND5255, NDS535ND6250, ND6D60-iacr血TH40K55NEOL8O, 90C95 T90T95, 11051253, 90S95S5O5Sx 11D5SC1105S. C11DSSH后料用圖1 管材選用分析圖油套

4、管螺紋連接：表層套管可采用API扣型，技術(shù)套管應根據(jù)井身結(jié)構(gòu)和流 體條件選用API扣型或金屬氣密封扣型；油層套管和油管因采用特殊金屬氣密封 扣型。特殊金屬氣密封扣的選擇還應根據(jù)生產(chǎn)廠家技術(shù)標準或訂貨技術(shù)條款規(guī)定2鎳鎢合金鍍層管材試驗河口油區(qū)根據(jù)含硫油藏的特點，開展了鎳鎢合金鍍層管材的高溫高壓腐蝕試 驗和硫化氫應力腐蝕試驗，試驗結(jié)果表明鎳鎢鍍層管柱及工具可以有效防止硫化 氫腐蝕和應力開裂，適用于河口油區(qū)高含硫油藏的開發(fā)。2.1鎳鎢合金鍍層樣品高溫高壓腐蝕試驗試驗標準：ASTM G11197 (2018)；試驗設備：進口 2# 10L高溫高壓反應釜;試驗參數(shù)：見表1；表1 高溫高壓腐蝕試驗參數(shù)Cl

5、-(mg/L)HS2(MPa/ v%)CO2(MPa/ v%)包(M壓a)p溫 度c)試驗時間(h)2.2/12.8/2380008.312160168試驗結(jié)果：見表2，試驗后樣品表面宏觀形貌見圖3，結(jié)果表明，無論在氣相還是液相環(huán)境中，鍍層表面無腐蝕坑、無開裂、脫落等失效情況。表2 試驗前后試樣重量及變化結(jié)果樣品重量(g)備注試 驗前 (G1)試驗后(G2) G(G1-G2)氣相2109.56889.58560.0168表面無腐蝕坑，鍍層無開裂、脫落等失效情況2119.5339.55760.02462139.57429.59140.0172液相2159.61419.65120.0371表面無腐

6、蝕坑，鍍層無開裂、脫落等失效情況2259.49759.53950.0422279.75919.79830.0392圖3試驗后樣品外觀（a.-氣相，b-液相）2.2硫化氫應力腐蝕試驗試驗標準：NACE TM0177-2016；試驗設備： 10389、10390、10391應力環(huán)試驗參數(shù)：見表3；表3 硫化氫應力腐蝕試驗參數(shù)pH液類驗方驗時加載應力C)(h)驗前驗開試驗(MPa)結(jié)束試驗結(jié)果：見表4,液類驗方驗時加載應力C)(h)驗前驗開試驗(MPa)結(jié)束試驗結(jié)果：見表4,試驗后樣品表面宏觀形貌見圖4,結(jié)果表明，經(jīng)過720h11F 6.4720h7試驗的應力腐蝕試驗，試驗未發(fā)現(xiàn)裂紋等應力開裂現(xiàn)象。

7、表4 硫化氫應力腐蝕試驗結(jié)果、試I編 |口 樣尺寸試驗結(jié)果(mm)2F 6.45720h試驗后，放大10倍對工作段進行觀察，未發(fā)現(xiàn)裂紋3F 6.46720h試驗后，放大10倍對工作段進行觀察，未發(fā)現(xiàn)裂紋后， 放大10倍對 工作 段進 行觀 察，未發(fā) 現(xiàn)裂 紋圖 4 試樣 720 小時腐蝕試驗后表面宏觀照片3 現(xiàn)場應用義 193-斜 28 井是河口油區(qū)一口高含硫化氫新投井。2020 年 5 月壓裂后放噴 時發(fā)現(xiàn)硫化氫，井口壓力30MPa,放噴時硫化氫含量最高20000ppm，預測二氧化 碳含量6%。針對該井配套了 P110SS鎳鎢合金鍍層工具和生產(chǎn)管柱。該井目前已 正常生產(chǎn) 140 天，套壓為 0，管柱氣密性良好，未發(fā)現(xiàn)異常情況。圖5 義193-斜28井生產(chǎn)管柱4 結(jié)論（1）通過高溫高壓腐蝕試驗和硫化氫應力腐蝕試驗，發(fā)現(xiàn)鎳