湿气气藏天然气井油管外壁腐蚀研究

【摘要】：本研究论文分析归纳研究了我国某天然气气田群已取出的井下油管腐蚀，发现了具有我国气井腐蚀特点的腐蚀现象：进行分析的湿气气藏20口井中，60％以上井下油管外表面腐蚀比较严重。这是国内外未曾报道过的井下油管腐蚀现象，本论文为此从理论分析和实验室试验进行了深入的研究。 分析表明这种油管外表面腐蚀的特点如下：天然气酸化作业后的残酸(盐酸)、气田水中的氯离子Cl~-、HCO_3~-均表现出了对油套环空的腐蚀没有直接关联作用。H_2S、CO_2是造成油管外壁腐蚀的原因，但却不是对油管外壁腐蚀的全部因素。参照中低温大气环境腐蚀本质的研究和国外进行的地面输气管顶部腐蚀本质的研究结果，结合油管外壁腐蚀的内在因素和接触的环境腐蚀因素分析，比较了油管内壁腐蚀的环境因素和油管外壁腐蚀的环境因素，首次提出了油管外壁腐蚀是金属油管在天然气蒸汽相中凝析液腐蚀的本质。 这类腐蚀均应发生在湿气气藏的开采中，且井下井身结构未使用井下生产封隔器，或该封隔器失效的天然气气井中，认为井下油管外壁的腐蚀在某些条件下较油管内壁的腐蚀更为严重，是其油管外壁腐蚀的本质确定的。在井下油套管的环形空间产生的凝析水和天然气中包含的腐蚀性气体如H_2S和CO_2是发生这种腐蚀的必要条件。本论文利用石油天然气工业已经研究成熟的井下温度分布和压力分布计算方法，天然气露点分析计算公式，假定在井口分离器分离出水以后，分离器后的天然气近似达到饱和，建立了预测井下油管外壁腐蚀发生的必要条件预测方法。根据井口分离器的操作温度、压力、天然气组分、井口温度和压力、井底温度，预测井筒中天然气的水露点，并与井口温度比较，作为判断油管外壁腐蚀的必要条件。 【关键词】：天然气 油管 外壁腐蚀 表面膜
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG172
【目录】：

• 摘要3-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-34
• 1.1 研究的背景及意义14-16
• 1.2 国内外井下腐蚀的研究现状及相关技术的现状16-32
• 1.2.1 国内井下油套管的腐蚀研究方法的现状16-19
• 1.2.1.1 井下油套管的腐蚀特点16
• 1.2.1.2 井下油管(体积型腐蚀)实验室研究方法16-19
• 1.2.2 含H_2S和CO_2油管腐蚀研究现状19-28
• 1.2.2.1 含H_2S和CO_2油管腐蚀现场调研19-20
• 1.2.2.2 井下油管的凝析水和地层水20
• 1.2.2.3 井筒温度的研究20-28
• 1.2.3 国外井下油管堵塞物及腐蚀的研究现状28
• 1.2.4 国外地面管线中的管线顶部的腐蚀研究28-30
• 1.2.5 国外工程上对气井腐蚀程度的划分30-32
• 1.3 研究本课题的意义32-34
• 2 某气田群井下油管腐蚀新特点34-56
• 2.1 目前国内对油套管腐蚀认识的局限34
• 2.2 最新油管腐蚀失效分析34-56
• 2.2.1 基本情况概述34-53
• 2.2.2 某气矿井下腐蚀的初步分析53-56
• 2.2.2.1 腐蚀形态特点54
• 2.2.2.2 介质环境54-55
• 2.2.2.3 从井下介质环境可得到以下的初步结论及其腐蚀特点55-56
• 3 天然气井油管外壁腐蚀的本质及分析研究56-93
• 3.1 油管外壁腐蚀的特点56-64
• 3.1.1 腐蚀分析报告的进一步分析56-58
• 3.1.2 发生油管外壁腐蚀的气藏类型58-60
• 3.1.3 油管外壁腐蚀的介质特点60-61
• 3.1.4 发生油管外壁腐蚀的井身结构的特点61-64
• 3.2.油管外壁腐蚀的本质及必要条件研究64-69
• 3.2.1 油管外壁腐蚀的本质分析64-67
• 3.2.2 天然气井中的天然气流动分析67-68
• 3.2.2.1 静止天然气67
• 3.2.2.2 天然气的流动67-68
• 3.3.2 油管内壁和外壁的腐蚀因素特点68-69
• 3.4 井下油管外壁腐蚀的必要条件及腐蚀自催化过程研究69-85
• 3.4.1 井下天然气的传热过程69-71
• 3.4.2 天然气气井的传热模型71-85
• 3.4.2.1 单层圆筒壁的稳定态热传导72-74
• 3.4.2.2 对流传热速率方程74-82
• 3.4.2.3 总传热系数的计算及对腐蚀自催化的讨论82-85
• 3.5 井下油管外壁腐蚀发生必要条件的预测方式85-86
• 3.6 井下油管外壁严重坑蚀产生的条件分析86-89
• 3.7 计算实例89-91
• 3.8 本章的初步结论91-93
• 4 油套管环空介质腐蚀性的预测研究93-126
• 4.1 油管外壁腐蚀的特点分析及腐蚀试验装置的基本要求93-104
• 4.1.1 H_2S、CO_2共存条件下的腐蚀93-94
• 4.1.2 含H_2S天然气的体积腐蚀及影响因素94-103
• 4.1.3 油管外壁腐蚀试验的特点103-104
• 4.1.4 模拟油管外壁腐蚀试验设计的特点104
• 4.2 油管外壁腐蚀的实验室研究104-123
• 4.2.1 试验装置104-106
• 4.2.2 试验步骤106
• 4.2.3 试验的加温、加压过程分析106-108
• 4.2.4 腐蚀速度的影响因素及其腐蚀试验分析108-122
• 4.2.4.1 冷凝液生成速度及可能的最大腐蚀速度理论计算108-110
• 4.2.4.2 高压釜中蒸汽相腐蚀的试验数据及分析讨论110-118
• 4.2.4.3 H_2S—CO_2体系中CO_2的作用研究118-122
• 4.2.5 实验室腐蚀试验结论122-123
• 4.3.湿气天然气气藏油管外壁腐蚀的防护措施分析123-126
• 5 结论126-128
• 符号说明128-131
• 参考文献131-140
• 作者在读期间发表的相关论文140
• 作者在读期间参加的相关科研工作140-142
• 致谢142

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