酸性油气井用油套管选材与评价方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油与天然气化工7OCHEMICALENGINEERING0F0IL&GAS酸性油气井用油套管选材与评价方法杨建强张忠铧周庆军郭金宝宝山钢铁股份有限公司摘要介绍了相关国际标准对包括低合金抗硫管、马氏体不锈钢、镍基合金在内的酸性油气田用油套管钢使用极限和评价方法的相关规定，同时也介绍了宝钢在模拟油气田实际工况条件下各类油套管钢使用极限方面的研究进展和使用经验，并对相关标准的模糊之处进行了解读和补充。关键词油套管使用极限酸性环境评价方法中图分类号：TE988．2文献标志码：ADOI：10．3969／

2、j．issn．1007—3426．2015．03．015Selectionandevaluationmethodsofcasingandtubingmaterialsf0rsourenvironmentsYangJianqiang，ZhangZhonghua，ZhouQingjan，GuoJinbao(BaoshanIron&SteelCo．，Ltd，Shanghai201900，China)Abstract：Inthispaper，theapplicationlimitandevaluationmethodsofcasingan

3、dtubingmaterialsusedinsouroilorgaswellsinrelatedinternationalstandardswerediscussed．thesematerialsincludinglowalloysteel，martensitestainlesssteelandnickelbasedalloys．Researchprogressandexperi—enceoftheapplicationlimitofabovematerialsinBaosteelwerebrieflyintroduced，and

4、ambiguitiesoftherelatedstandardswereanalyzedandsupplemented．Keywords：casingandtubingmaterials，applicationlimit，sourenvironment，evaluationmethod近年来，低合金抗硫管、马氏体不锈钢、双相不锈将含硫介质依其苛刻程度划分为4个区(图1)：非酸钢及镍基合金在内的各类油井管在含HS、CO等腐性区、弱酸性区、过渡区及酸性区。规定Hs分压大蚀介质的油气田中得到了广泛的应用口]。然而，选材于0．34kPa(

5、即超过非酸性区时)时，必须使用具备抗不当造成的管柱失效时有发生，如何对管材抗硫性能硫性能的材料；并规定了在各区间不同温度条件下可进行有效评价、各种材质油套管的使用极限范围等问直接安全使用的钢级范围(如表1所示)。除表1中所题逐渐成为业内关注的热点，而相关标准中对于各类示钢级外，其他钢级油套管材料应在证明其抗硫性能油套管材料使用极限范围的规定往往过于宽泛，针对合格后方可使用。须注意的是，图1中HS分压上限为1MPa，在不同的井下实际工况往往缺乏有效的指导作用。以下利用NACETM0177标准]D法(DoubleCantilever将

6、从上述各类油套管材料在含硫油气井中使用极限及BendBeamTest)对不同H2S分压下的C110进行测抗硫性能评价方法等方面进行论述。试显示[3]，当H。S分压达到2MPa时，C110已无法达1低合金抗硫管选材标准到Is011960_1。。标准所规定的合格线26．3ISO15156_7《石油与天然气工业含HS环境选MPa·m，如图2。此外，Omura_7等的研究也表明，材标准》、EFC一16[8《油气开采酸性环境用碳钢与低合随着Hs分压增大，低合金抗硫管抗SSC性能呈下降金钢选材准则》等标准根据pH值及Hs分压的大小趋势。因此，

7、笔者认为，针对HS分压大于1MPa的作者简介：杨建强，硕士，工程师，2007年毕业于北京科技大学，现从事耐腐蚀油套管新产品开发及腐蚀行为研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第44卷第3期杨建强等酸性油气井用油套管选材与评价方法介质，应进行抗SSC及SCC性能评价后进行选材。图3为ISO15156标准中马氏体不锈钢和双相不锈钢在酸性环境中使用极限范围的示意图，该标准将L80—13Cr及超级13Cr(13Cr一5Ni一2Mo)的使用极限规．0非酸性区定为HS分压低于0．01MPa，同时，超级13Cr强度不高于105ksi。然

8、而，在实际使用过程中，除去HS／B分压外，服役介质pH值、矿化度尤其是c1一含量、CO含量、材料本身受力状态等因素均会对马氏体不锈钢抗SSC或SCC性能产生显著影响。图4为本研1E一4IE一33．4E一30．O10．1l10H2S分／X／bar(1