酸性油气田的建设发展应用技巧的改革

　　一般的说到酸性油气田很多人都不知道，油气还会分酸性的，在油气田中又该如何去选择中管柱选材的应用呢?现在油气的应用管理有哪些呢?本文主要从防腐管材选择标准以及如何去管理及应用等等方面做了详细的介绍。本文选自：《油田化学》,《油田化学》是由中华人民共和国新闻出版总署、正式批准公开发行的优秀期刊。自创刊以来，以新观点、新方法、新材料为主题，坚持"期期精彩、篇篇可读"的理念。油田化学内容详实、观点新颖、文章可读性强、信息量大，众多的栏目设置，油田化学公认誉为具有业内影响力的杂志之一。油田化学并获中国优秀期刊奖，现中国期刊网数据库全文收录期刊。

　　摘要：根据腐蚀试验,15Cr-UHP的平均腐蚀速率为6.5mpy,在Singa气田10多年的生产中为人们所接受。对于Singa气田的环境,含100ppm的H2S,两种材料都符合要求。 13Cr-HP2材质表现出明显的腐蚀,腐蚀速率为25.5 mpy。15Cr没有点蚀,平均腐蚀速率为6.5 mpy。基于这个CO2测试结果,15Cr-UHP2对于Singa气田是可以接受的。

　　关键词：酸性油气,中管柱选材,能源建设

　　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、防腐管材选择标准

　　高含硫气井油管材质选择,通常根据美国防腐工程师协会制定的NACE MR-01-75标准进行选材。NACE国际标准试验法TM0177-964标准化了四种静载荷硫化物应力开裂试验方法(金属在H2S环境下抗应力开裂的实验室试验)。四种试验方法包括:方法A—NACE标准(轴向)拉伸试验;方法B—NACE标准(三点)弯梁试验;方法C—NACE标准C形环试验;方法D—NACE标准双悬臂梁试验。

　　《危险酸性油气井完井和作业的工业推荐作法(COMPLETING AND SERVICING CRITICAL SOUR WELLS INDUSTRY RECOMMENDED PRACTICE)》,以下简称《IRP2006》),是由加拿大钻完井协会、加拿大油气井防喷修井委员会、加拿大石油协会,加拿大石油服务协会等相关机构推荐,目的是通过提供酸性气井的完井与作业的标准,促进危险酸性井的安全完井、作业。酸性油气田开发中,管柱的腐蚀情况受井下温度、压力、地层水矿化度、H2S分压、CO2分压等多种因素影响,通常选用耐腐蚀的抗硫管材,而抗硫管材价格贵,换油管成本高,影响酸性气田开发的经济效益。国外在生产中,基于对气田经济效益的预测,根据相关的防腐选材标准,模拟井下的腐蚀环境进行试验,优选管柱材质,达到降低成本,安全生产的目标。

　　IRP2006》要求任何温度下的酸性环境,不同钢级管材必须进行试验,包括J55(无缝型或者电阻焊接);K55套管(作为油管使用,无缝型或者电阻焊接);L80 1型(无缝型或者电阻焊接);C90 1型(无缝型);T95 1型(无缝型)。如果选用这几种管材在酸气环境下使用,必须进行以下实验:拉伸试验淬硬性试验(L801型;硬度试验(J55/K55-22.0 HRC,L801型-23.0HRC C901型-25.4HRCT951型-25.4 HRC);晶粒尺寸试验(L801型);液压试验(额定最小屈服强度的情况下承压达到69MPa); 硫化物应力开裂(SSC)试验;氢致开裂试验(J55和K55 ) 。硫化物应力开裂试验方法参考NACE标准。危险酸性井的井下维修和完井工具推荐用材质如表1所示。

　　2.防腐管材选择思路实例——苏门答腊中南部Lematang区块Singa气田

　　苏门答腊中南部Lematang区块预计总储量9.3×104亿立方米,预期生产寿命10年。以前的作业人员采用22Cr管柱材料和含13Cr材料做配件对最初的两口井完井。然而,材料老化问题造成了许多作业难题。第二口井2003年完井,采用22Cr管材完井,包括封隔器和安全阀。经过1年的生产,环空压力开始增加,完井设备的密封性失效。

　　Singa气田每口井目标产气85×104m3,生产周期为10年。因此,Singa气田需要耐腐蚀合金(CRA)材料,这种材料必需符合条件并在经济可行的方式下保持密封10年。然而,对于Singa气井的设计,22Cr材料的经济预算已超支,必须合理地选材,降低资金和成本,且完井设备必须持久耐用。除了已经使用的22Cr管柱,备选的管柱材质还包括13Cr-HP2型和15Cr-UHP。

　　早期的腐蚀测试表明在24.1mPa下,22Cr的腐蚀率为0.11mpy,而13Cr腐蚀率为26.37mpy。这说明22Cr的性能优于13Cr,但它的成本比13Cr要高两到三倍。因此,项目组更注重于去确定一种腐蚀率比13Cr好且成本比22Cr低的材料。同时,要注重材料的屈服强度。Singa气田的压力高(井底压力72.4mPa),根据化学成分和屈服强度,在Singa气田腐蚀性环境下,对13Cr-HP2和15Cr-UHP进行了测试。针对井筒下部开展了CO2通用腐蚀试验。测试中用到的参数为井底压力72.4MPa,CO2分压为23.2MPa,测试温度208℃,在高压釜内进行为期两周的测试。确定了CO2作用产生的腐蚀速率。

　　对于SSC测试,运用NACE测试方法C中100%的屈服强度对样本进行测试。考虑到井筒上部油管,所以以测试温度为环境温度。随着温度的升高,SSC影响可能会减小并被氢脆替代。H2S分压采用7.24kPa,为了稳定pH值,注入CO2,使溶液PH值稳定在3(CO2 6.0MPa)。测试期为1个月或连续测试的720小时。此次测试用于确定当向C形环状样品施加应力时,是否会发生由SSC导致的开裂。

　　根据测试结果,发现两种材质在SSC测试中可以接受。没有出现由于H2S形成的明显开裂。试验方法C表明,15Cr-UHP和13Cr-HP2样品均没有应力腐蚀开裂。表明这两种材料可以承受含有100ppmH2S的Singa气田环境。站在成本的立场来看,15Cr -UHP比22Cr经济很多。

　　二、结论

　　酸性油气田开发过程中,选用的管柱材质要求在目标产量下实现长期密封,在井的生产期内必须有效地运作。首先制定开发方案,合理预测生产目标。再根据流体性质、含量及井下环境,按照选材标准模拟井下实际环境进行试验,根据试验结果显示的管材性能,优选管柱材质。采用该思路选材,能够尽可能的减小开发成本,进一步提高油气田开发效益。

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文章名称： 酸性油气田的建设发展应用技巧的改革

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