四川盆地超深高含硫气田井下管柱完整性设计理念与方法

作     者：张智 蔡楠 赵苑瑾 葛枫 ZHANG Zhi;CAI Nan;ZHAO Yuanjin;GE Feng

作者机构：“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 中国石油西南油气田公司 

基　　金：国家自然科学基金项目“四川盆地深层超深层气井环空带压预防与管控基础研究”(编号:U22A20164) 国家自然科学基金项目“深层页岩气长位移水平井套管完整性研究”(编号:52074234) 四川省青年科技创新研究团队专项计划“油气井建井安全四川省青年科技创新研究团队”(编号:2020JDTD0016) 中国石油—西南石油大学创新联合体科技合作项目“深井/超深井/水平井安全高效建井关键基础理论与技术研究”(编号:2020CX040100) 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2023年第43卷第4期

页      码：148-156页

摘      要：四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀环境设计上的不足,使用自研高温高压多相流动态循环腐蚀实验装置,综合考虑多种腐蚀介质下的酸性环境设计方法,还原了井下管柱的服役环境,对比了不同生产阶段腐蚀速率;并基于DCB实验,提出了高温高压强腐蚀环境下管柱断裂韧性的测试方法及管柱强度校核模型;最后,以四川盆地X井为例,得到了管材剩余服役年限与优化建议。研究结果表明:①对腐蚀环境与井下流动的精细化模拟,还原了不同服役阶段的腐蚀速率与特征,保证了腐蚀速率测定的准确性;②气井生产后期积水阶段管材平均腐蚀速率远大于生产初期携水阶段,且积水阶段点蚀现象极为严重,易造成管柱腐蚀穿孔甚至开裂;③C110管材的断裂韧性衰减严重,平均衰减比例达41.37%,必须针对应力腐蚀开裂现象开展管材DCB实验及强度校核;④在管柱服役寿命预测时,需综合考虑均匀腐蚀、点蚀及磨损对管柱强度的衰减作用,校核结果应满足安全服役的要求。结论认为,四川盆地超深高含硫气田是盆地天然气稳产、上产的主要对象,保障其安全高效开发对于四川盆地天然气“气大庆”建设具有重要现实意义,提出的井下管柱完整性设计理念及方法可为超深高含硫气田井下管柱完整性设计提供参考和借鉴。

主 题 词：四川盆地 高含硫气井 腐蚀环境设计 高温高压 强度校核 管柱完整性 服役年限 完整性设计 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 08[工学] 082002[082002] 

核心收录：

D　O　I：10.3787/j.issn.1000-0976.2023.04.014

馆 藏 号：203121330...