某油田侧钻深井油管的刺穿失效原因分析

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1、某油田侧钻深井油管的刺穿失效原因分析韩阳雒设计西安石油大学材料科学与工程学院中国石油化工股份有限公司西北油田分公司石油工程技术研究院摘要：某油田侧钻深井使用的N80-1EU油管在服役期间发生刺穿事故。为查明该油管刺穿原因，釆用体视显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和能谱分析等方法对失效油管进行了分析。结果表明：油管刺穿失效的主要原因是点蚀,CO?、Cl?、和输送介质的内压协同作用加速了油管的刺穿。关键词：侧钻;油管;刺穿;点蚀;作者简介：韩阳（1983-），男，陕西咸阳人，工程师

2、，主要研究方向为油气田腐蚀与防护；电话:17709910516;E-ma订:961571272@qq.com作者简介：雒设计（1979-），男，陕西礼泉人，副教授，博士，主要研究方向为材料的断裂与控制、金屈防腐；电话:029-88382536;E-mail:sjluo@xsyu.edu.cn收稿日期：2016-07-18AnalysisonPiercedFailureCausesofSidetrackDeepWellTubinginanOilfieldHANYangLUOSheiiSchoolo

3、fMaterialsScienceandEngineering,Xi'anShiyouUniversity;Abstract：N80-1EUtubingofsidetrackdeepwellusedinanoilfieldwaspiercedinservice.Inordertofindoutthereasons,thefailuretubingwasanalyzedbystereomicroscope,opticalmicroscope,seanningelectronmicroscopy,X

4、-raydiffractionandenergydispersivespectrometer.Theresultsshowthatthemeiinreasonforthepiercedtubingispittingcorrosion.ThesynergisticeffectofC02,Cl",02,S2'andinternalpressuresynergisticeffectofconveyingmediumcanacceleratethetubingpiercing.Keyword：sidct

5、rack;tubing;picrcing;pittingcorrosion;Received：2016-07-18油管是油气田开发时下入到油井套管内的管柱钢管，是在钻探完成后将原油和天然气从油气层运输到地表的管道。在石油开采过程中，油管的使用量仅次于套管的使用量IH。随着油田作业吋间的延长，因腐蚀引发的油管失效事故愈发频繁［2-8］。2012年某油［I］采油厂CB251C-5井所采用的73.02mmX5.51mmN80-1EU油管发生刺穿，刺穿位置位于井下1497m单流阀以上第一根油管处，穿孔尺

6、寸4mmX3mm,刺穿油管现场照片及穿孔形貌如图1所示。该管柱于2012年3月下井开始使用，至发牛刺穿时仅服役6个月，造成了巨大的经济损失。为了查找油管刺穿的原因，采用理化检验、金相分析、扫描电镜(SEM)、EDS能谱分析和X射线衍射分析等方法对失效油管进行分析，探讨了其腐蚀机理。图1油管刺穿失效照片Fig.1Photosoftubingpiercingfailure下载原图1理化检验1.1宏观分析图2为油管刺穿部位宏观形貌。可见，在油管刺穿部位100^200mm内存在较为严重的黄褐色锈层，其余

7、部位均被原油覆盖。刺穿起始于油管的内壁，油管内壁腐蚀严重，外壁光滑整洁，未见明显的腐蚀痕迹。图3为距离刺穿部位约400mm处(图2(a)屮A部位)一蚀孔的横截面形貌。可见，该蚀孔深度为2.6mm,已接近管壁厚度的1/2。图3(b)为图2(a)中B部位去除覆盖原油后的表面腐蚀坑形貌。可见，蚀坑零散分在油管表面，腐蚀表面凹凸不平，在靠近穿刺点附近有一大小与深度相当的蚀坑，其长度2.5mm,宽度0.8mm,从肉眼明显可见。图2油管刺穿部位宏观形貌Fig.2Macroscopicmorphologies

8、oftubingpiercingsite下载原图图3刺穿部位附近腐蚀坑的形貌Fig.3Morphologiesofpittingcorrosionneartubingpiercingsite下载原图1.2微观形貌及腐蚀产物分析釆用JEOL6460型扫描电镜和GENESIS型能谱仪(EDS)对蚀坑的微观形貌和腐蚀产物的元素组成进行分析，如图4所示。可见，蚀坑底部存在疏松的腐蚀产物,存在明显的微小空隙，这些空隙的存在会导致腐蚀介质进入金属基体内，加快局部腐蚀的发生。EDS分析表明：蚀坑底部的腐蚀产物