一种CO2/H2S共存酸性环境中连续油管选材方法技术

本发明专利技术公开了一种CO2/H2S共存酸性环境中连续油管选材方法，属于油气田腐蚀防护技术领域。其包括目标油气田特点及试验参数确定；对连续油管材质进行初选；评价连续油管材质的经济性及计算其腐蚀速率；针对连续油管进行CO2/H2S环境中的腐蚀失重实验；对室内腐蚀试验结果进行分析；计算分析连续油管材质的剩余强度，最终优选出适应目标油气田工况的连续油管。本发明专利技术基于标准ISO 15156《石油和天然气工业—油气开采中用于含硫化氢环境的材料》及CO2/H2S共存酸性环境腐蚀速率预测模型，结合室内模拟高温高压腐蚀实验，对连续油管在CO2/H2S环境中的选材进行评价研究，对指导油气田采取连续油管作业时的合理选材与成本节约具有重要意义。有重要意义。有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种CO2/H2S共存酸性环境中连续油管选材方法


[0001]本专利技术涉及油气田连续油管工程
，特别地，涉及一种针对油气田特定酸性环境中连续油管选材方法。

技术介绍

[0002]随着连续油管制造技术和连续油管作业技术的日益发展，连续油管已经广泛应用于酸性环境中的井下作业，但是连续油管在酸性环境中具有较高的腐蚀速率，导致其壁厚快速减薄，甚至在短时间内腐蚀穿孔，严重影响连续油管的正常作业，给油气生产带来巨大的损失。
[0003]目前，国内外对单含CO2或H2S(或极少量H2S)时的油、套管选材研究较多，但对同时含有CO2和H2S两种腐蚀性气体的连续油管合理选用还没有一个完善的方法。而在CO2/H2S共存酸性环境中连续油管发生腐蚀的可能性急剧增大，因此连续油管的选材至关重要。若选择管材级别较低，则会因管材腐蚀失效而严重影响油田正常生产作业；若管材级别较高，易造成经济成本提高。因此本专利技术基于连续油管在CO2/H2S共存酸性环境腐蚀速率预测模型和室内实验的基础上，提出了一种新的连续油管选材方法，针对性的解决连续油管合理选材问题，为指导油气田进行连续油管作业的成本管理提供理论保障。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对目前已有的连续油管选材方法的不足提出改进，提供了一种针对油气田特定酸性环境中连续油管选材方法，可实现不同酸性介质下连续油管合理选材。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0006]本专利技术提到的一种CO2/H2S共存酸性环境中连续油管选材方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：目标油气田特点及试验参数确定。
[0008]主要确定目标区块油藏温度、含水量、流速、CO2分压、H2S分压、矿化度形成目标区块连续油管的实际工况条件。
[0009]上述主要环境影响因素包括但不限于温度、腐蚀介质流速以及CO2和H2S分压比。
[0010]步骤二：连续油管材质初选。
[0011]结合步骤一中对连续油管在目标区块的实际工况条件，根据CO2/H2S的分压值和原位pH，如图1所示；结合标准ISO 15156《石油和天然气工业—油气开采中用于含硫化氢环境的材料》的碳钢和低合金钢SCC的环境严重程度的区域，如图2所示，确定连续油管所处的酸性环境；再根据适用于酸性环境的国内连续油管材料推荐做法，如图3所示，对连续油管的材质进行初选。
[0012]步骤三：经济性评价及连续油管材质腐蚀速率计算。
[0013]对初选出的连续油管材质进行经济性评价，比较不同材质连续油管的成本价格。根据CO2/H2S共存的腐蚀预测模型，计算不同材质的腐蚀速率，使材质的均匀腐蚀速率小于0.076mm/a。计算公式为：
[0014][0015]式中：v
corr
是腐蚀速率，mm/a；A、B、C、D、E、F均为系数；E
a
为钢材的反应活化能，J/mol；是H2S分压，MPa；为CO2分压，MPa；R为气体常数；T为温度，K；v为流体流速，m/s。
[0016]步骤四：根据步骤一所确定的腐蚀试验参数，通过高温高压反应釜室内腐蚀试验进行连续油管材质初选，计算不同材质连续油管在CO2/H2S环境中的平均腐蚀速率。计算公式为：
[0017][0018]式中：v
corr
为年腐蚀速率，mm/a；m为金属试片腐蚀前重量，g；m1为金属试片腐蚀后重量，g；S1为金属试片的表面积，cm2；t为腐蚀时间，h；ρ—金属试片的密度，g/cm3。
[0019]步骤五：室内腐蚀试验分析。
[0020]在均匀腐蚀的前提下，比较不同材质腐蚀速率，进一步优选连续油管材质。
[0021]步骤六：连续油管材质的剩余强度分析。
[0022]在均匀腐蚀的前提下，以年腐蚀速率乘以设计寿命，计算出设计寿命年限的腐蚀厚度，忽略腐蚀层的承载能力，根据剩余壁厚进行强度要求，规定壁厚损失不能超过壁厚的12.5％。
[0023]本专利技术的有益效果是：在保证连续油管安全运行的前提下，能有效降低管材材质选择的成本，有利于保证连续油管的安全性和经济性，选材方法推广性强，便于工程应用。
附图说明
[0024]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的特点将会变得更加清楚，其中：
[0025]图1为有关碳钢和低合金钢SSC的环境严重程度的分区，图2为在CO2和H2S压力下凝结水的pH值，图3为本专利技术一个适用于酸性环境的国内连续油管材料推荐做法的示意图，图4为高温高压反应釜进行室内模拟实验装置示意图。
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不限制本专利技术。
[0027]一种CO2/H2S共存环境油气田连续油管的选材方法，以下将结合具体实例对本专利技术的选材方法进行详细描述，包括如下步骤：
[0028]实例1
[0029]步骤一：目标油气田特点及试验参数确定。
[0030]选择某一含CO2/H2S油田，其工况条件如表1所示：
[0031]表1某油田工况条件
[0032][0033]步骤二：连续油管材质的初选。
[0034]结合步骤一中对连续油管在目标区块的实际工况条件，确定工作环境最大H2S的分压值为3KPa，为203KPa，原位pH约为4.0，结合标准ISO 15156《石油和天然气工业——油气开采中用于含硫化氢环境的材料》的碳钢和低合金钢SCC的环境严重程度的区域，根据需求，连续油管材质应按照SCC2区进行选择。SCC2区为中度酸性环境，初步选择L80 1型、T95 1型、C90、C100为连续油管材质。
[0035]步骤三：经济性评价及连续油管材质腐蚀速率计算。
[0036]市场平均价格：C100＞C90＞L80 1型＞T95 1型。根据CO2/H2S共存的腐蚀速率预测模型，计算得到L80 1型、T95 1型、C90、C100的腐蚀速率分别为0.3067mm/a、0.7426mm/a、0.073mm/a、0.0571mm/a。由于L80 1型、T95 1型的腐蚀速率均超过了0.076mm/a，不推荐使用。
[0037]步骤四：根据步骤一所确定的腐蚀试验参数，通过高温高压反应釜室内腐蚀试验进行连续油管材质初选，计算不同材质连续油管在CO2/H2S环境中的平均腐蚀速率。
[0038]利用室内腐蚀失重法，实验材质分别为C90、C100。试样尺寸为50mm
×
10mm
×
3mm，带有直径3mm的圆孔，采用240#、400#、600#、800#、1200#砂纸逐级打磨以消除机加工的刀痕，然后经石油醚除油、酒精除水、冷风吹干后，在干燥器中干燥2h，随后取出试样测其尺寸及质量。利用高温高压反应釜进行室内模拟实验，如图4所示，设计腐蚀试验参数见表2：
[0039]表2腐蚀试验参数...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CO2/H2S共存酸性环境中连续油管选材方法，包括如下步骤：步骤一：目标油气田特点及试验参数确定；步骤二：连续油管材质的初选；步骤三：经济性评价及连续油管材质腐蚀速率计算；步骤四：通过高温高压反应釜室内腐蚀试验进行连续油管材质初选，计算不同材质连续油管在CO2/H2S环境中的平均腐蚀速率；步骤五：室内腐蚀试验分析；步骤六：连续油管材质的剩余强度分析。2.根据权利要求1中所述的一种CO2/H2S共存酸性环境中连续油管选材方法，其特征在于，所述步骤二的主要内容如下：根据适用于酸性环境的国内连续油...

【专利技术属性】
技术研发人员：万里平，郭杨杨，寇义东，杨卓豫，袁帅，王柏辉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：