一般的說到酸性油氣田很多人都不知道，油氣還會分酸性的，在油氣田中又該如何去選擇中管柱選材的應(yīng)用呢?現(xiàn)在油氣的應(yīng)用管理有哪些呢?本文主要從防腐管材選擇標(biāo)準(zhǔn)以及如何去管理及應(yīng)用等等方面做了詳細(xì)的介紹。本文選自：《油田化學(xué)》,《油田化學(xué)》是由中華人民共和國新聞出版總署、正式批準(zhǔn)公開發(fā)行的優(yōu)秀期刊。自創(chuàng)刊以來，以新觀點(diǎn)、新方法、新材料為主題，堅(jiān)持"期期精彩、篇篇可讀"的理念。油田化學(xué)內(nèi)容詳實(shí)、觀點(diǎn)新穎、文章可讀性強(qiáng)、信息量大，眾多的欄目設(shè)置，油田化學(xué)公認(rèn)譽(yù)為具有業(yè)內(nèi)影響力的雜志之一。油田化學(xué)并獲中國優(yōu)秀期刊獎(jiǎng)，現(xiàn)中國期刊網(wǎng)數(shù)據(jù)庫全文收錄期刊。

　　摘要：根據(jù)腐蝕試驗(yàn),15Cr-UHP的平均腐蝕速率為6.5mpy,在Singa氣田10多年的生產(chǎn)中為人們所接受。對于Singa氣田的環(huán)境,含100ppm的H2S,兩種材料都符合要求。 13Cr-HP2材質(zhì)表現(xiàn)出明顯的腐蝕,腐蝕速率為25.5 mpy。15Cr沒有點(diǎn)蝕,平均腐蝕速率為6.5 mpy。基于這個(gè)CO2測試結(jié)果,15Cr-UHP2對于Singa氣田是可以接受的。

　　關(guān)鍵詞：酸性油氣,中管柱選材,能源建設(shè)

　　Abstract: according to the corrosion test, the average corrosion rate for 15 cr - UHP mpy, 6.5 in Singa field more than ten years production accepted. For Singa gas field environment, H2S containing 100 parts per million, the two materials meet the requirements. 13 cr - HP2 material showed obvious corrosion, corrosion rate is 25.5 mpy. 15 cr no pitting, the average corrosion rate is 6.5 mpy. Based on the test results of CO2 and 15 cr - UHP2 for Singa field is acceptable.

　　Keywords: acid, oil and gas in the tubing string material selection, construction of energy

　　一、防腐管材選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　高含硫氣井油管材質(zhì)選擇,通常根據(jù)美國防腐工程師協(xié)會制定的NACE MR-01-75標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選材。NACE國際標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法TM0177-964標(biāo)準(zhǔn)化了四種靜載荷硫化物應(yīng)力開裂試驗(yàn)方法(金屬在H2S環(huán)境下抗應(yīng)力開裂的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn))。四種試驗(yàn)方法包括:方法A—NACE標(biāo)準(zhǔn)(軸向)拉伸試驗(yàn);方法B—NACE標(biāo)準(zhǔn)(三點(diǎn))彎梁試驗(yàn);方法C—NACE標(biāo)準(zhǔn)C形環(huán)試驗(yàn);方法D—NACE標(biāo)準(zhǔn)雙懸臂梁試驗(yàn)。

　　《危險(xiǎn)酸性油氣井完井和作業(yè)的工業(yè)推薦作法(COMPLETING AND SERVICING CRITICAL SOUR WELLS INDUSTRY RECOMMENDED PRACTICE)》,以下簡稱《IRP2006》),是由加拿大鉆完井協(xié)會、加拿大油氣井防噴修井委員會、加拿大石油協(xié)會,加拿大石油服務(wù)協(xié)會等相關(guān)機(jī)構(gòu)推薦,目的是通過提供酸性氣井的完井與作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)危險(xiǎn)酸性井的安全完井、作業(yè)。酸性油氣田開發(fā)中,管柱的腐蝕情況受井下溫度、壓力、地層水礦化度、H2S分壓、CO2分壓等多種因素影響,通常選用耐腐蝕的抗硫管材,而抗硫管材價(jià)格貴,換油管成本高,影響酸性氣田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。國外在生產(chǎn)中,基于對氣田經(jīng)濟(jì)效益的預(yù)測,根據(jù)相關(guān)的防腐選材標(biāo)準(zhǔn),模擬井下的腐蝕環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn),優(yōu)選管柱材質(zhì),達(dá)到降低成本,安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

　　IRP2006》要求任何溫度下的酸性環(huán)境,不同鋼級管材必須進(jìn)行試驗(yàn),包括J55(無縫型或者電阻焊接);K55套管(作為油管使用,無縫型或者電阻焊接);L80 1型(無縫型或者電阻焊接);C90 1型(無縫型);T95 1型(無縫型)。如果選用這幾種管材在酸氣環(huán)境下使用,必須進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):拉伸試驗(yàn)淬硬性試驗(yàn)(L801型;硬度試驗(yàn)(J55/K55-22.0 HRC,L801型-23.0HRC C901型-25.4HRCT951型-25.4 HRC);晶粒尺寸試驗(yàn)(L801型);液壓試驗(yàn)(額定最小屈服強(qiáng)度的情況下承壓達(dá)到69MPa); 硫化物應(yīng)力開裂(SSC)試驗(yàn);氫致開裂試驗(yàn)(J55和K55 ) 。硫化物應(yīng)力開裂試驗(yàn)方法參考NACE標(biāo)準(zhǔn)。危險(xiǎn)酸性井的井下維修和完井工具推薦用材質(zhì)如表1所示。

　　2.防腐管材選擇思路實(shí)例——蘇門答臘中南部Lematang區(qū)塊Singa氣田

　　蘇門答臘中南部Lematang區(qū)塊預(yù)計(jì)總儲量9.3×104億立方米,預(yù)期生產(chǎn)壽命10年。以前的作業(yè)人員采用22Cr管柱材料和含13Cr材料做配件對最初的兩口井完井。然而,材料老化問題造成了許多作業(yè)難題。第二口井2003年完井,采用22Cr管材完井,包括封隔器和安全閥。經(jīng)過1年的生產(chǎn),環(huán)空壓力開始增加,完井設(shè)備的密封性失效。

　　Singa氣田每口井目標(biāo)產(chǎn)氣85×104m3,生產(chǎn)周期為10年。因此,Singa氣田需要耐腐蝕合金(CRA)材料,這種材料必需符合條件并在經(jīng)濟(jì)可行的方式下保持密封10年。然而,對于Singa氣井的設(shè)計(jì),22Cr材料的經(jīng)濟(jì)預(yù)算已超支,必須合理地選材,降低資金和成本,且完井設(shè)備必須持久耐用。除了已經(jīng)使用的22Cr管柱,備選的管柱材質(zhì)還包括13Cr-HP2型和15Cr-UHP。

　　早期的腐蝕測試表明在24.1mPa下,22Cr的腐蝕率為0.11mpy,而13Cr腐蝕率為26.37mpy。這說明22Cr的性能優(yōu)于13Cr,但它的成本比13Cr要高兩到三倍。因此,項(xiàng)目組更注重于去確定一種腐蝕率比13Cr好且成本比22Cr低的材料。同時(shí),要注重材料的屈服強(qiáng)度。Singa氣田的壓力高(井底壓力72.4mPa),根據(jù)化學(xué)成分和屈服強(qiáng)度,在Singa氣田腐蝕性環(huán)境下,對13Cr-HP2和15Cr-UHP進(jìn)行了測試。針對井筒下部開展了CO2通用腐蝕試驗(yàn)。測試中用到的參數(shù)為井底壓力72.4MPa,CO2分壓為23.2MPa,測試溫度208℃,在高壓釜內(nèi)進(jìn)行為期兩周的測試。確定了CO2作用產(chǎn)生的腐蝕速率。

　　對于SSC測試,運(yùn)用NACE測試方法C中100%的屈服強(qiáng)度對樣本進(jìn)行測試。考慮到井筒上部油管,所以以測試溫度為環(huán)境溫度。隨著溫度的升高,SSC影響可能會減小并被氫脆替代。H2S分壓采用7.24kPa,為了穩(wěn)定pH值,注入CO2,使溶液PH值穩(wěn)定在3(CO2 6.0MPa)。測試期為1個(gè)月或連續(xù)測試的720小時(shí)。此次測試用于確定當(dāng)向C形環(huán)狀樣品施加應(yīng)力時(shí),是否會發(fā)生由SSC導(dǎo)致的開裂。

　　根據(jù)測試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩種材質(zhì)在SSC測試中可以接受。沒有出現(xiàn)由于H2S形成的明顯開裂。試驗(yàn)方法C表明,15Cr-UHP和13Cr-HP2樣品均沒有應(yīng)力腐蝕開裂。表明這兩種材料可以承受含有100ppmH2S的Singa氣田環(huán)境。站在成本的立場來看,15Cr -UHP比22Cr經(jīng)濟(jì)很多。

　　二、結(jié)論

　　酸性油氣田開發(fā)過程中,選用的管柱材質(zhì)要求在目標(biāo)產(chǎn)量下實(shí)現(xiàn)長期密封,在井的生產(chǎn)期內(nèi)必須有效地運(yùn)作。首先制定開發(fā)方案,合理預(yù)測生產(chǎn)目標(biāo)。再根據(jù)流體性質(zhì)、含量及井下環(huán)境,按照選材標(biāo)準(zhǔn)模擬井下實(shí)際環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示的管材性能,優(yōu)選管柱材質(zhì)。采用該思路選材,能夠盡可能的減小開發(fā)成本,進(jìn)一步提高油氣田開發(fā)效益。