鎢合金鍍層油管在庫(kù)車山前的適用性評(píng)價(jià)研究

1、鎢合金油管在庫(kù)車山前鎢合金油管在庫(kù)車山前“三超三超”氣井的適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究氣井的適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究石油管工程技術(shù)研究院石油管工程技術(shù)研究院20122012年年9 9月月2021/12/282021/12/28匯匯 報(bào)報(bào) 內(nèi)內(nèi) 容容一、研究背景一、研究背景二、研究結(jié)果二、研究結(jié)果三、初步結(jié)論三、初步結(jié)論一、研究背景一、研究背景1. 1. 碳鋼油管碳鋼油管 耐腐蝕性差耐腐蝕性差2. 2. 超級(jí)超級(jí)13Cr13Cr、15Cr15Cr 價(jià)格較貴價(jià)格較貴 耐點(diǎn)蝕性能較差耐點(diǎn)蝕性能較差1鎢合金鍍層技術(shù)優(yōu)勢(shì)鎢合金鍍層技術(shù)優(yōu)勢(shì)“三超三超”氣井油管管材技術(shù)方案氣井油管管材技術(shù)方案現(xiàn)有技術(shù)存在問題現(xiàn)有技術(shù)存在問題1.

2、1. 耐蝕性好耐蝕性好2. 2. 價(jià)格較耐蝕合金便宜價(jià)格較耐蝕合金便宜 3.3. 油田成功應(yīng)用油田成功應(yīng)用一、研究背景一、研究背景上卸扣上卸扣是否粘扣是否粘扣氣密封氣密封氣密封性氣密封性無(wú)鍍層油管無(wú)鍍層油管鎢合金鍍層油管鎢合金鍍層油管滿足油管的所有技術(shù)滿足油管的所有技術(shù)要求，但是要求，但是耐腐蝕性耐腐蝕性能差能差。鎢合金鍍層鎢合金鍍層改變了改變了油油管管管體內(nèi)壁管體內(nèi)壁、公扣和公扣和母扣螺紋母扣螺紋。點(diǎn)蝕評(píng)價(jià)點(diǎn)蝕評(píng)價(jià)耐局部腐蝕耐局部腐蝕酸化評(píng)價(jià)酸化評(píng)價(jià)模擬酸化過程模擬酸化過程腐蝕評(píng)價(jià)腐蝕評(píng)價(jià)模擬工況模擬工況靜水壓靜水壓油油密封性密封性匯匯 報(bào)報(bào) 內(nèi)內(nèi) 容容一、研究背景一、研究背景二、研究成果二

3、、研究成果三、初步結(jié)論三、初步結(jié)論研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)項(xiàng)目試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)內(nèi)容耐腐蝕性能耐腐蝕性能點(diǎn)蝕性能評(píng)價(jià)點(diǎn)蝕性能評(píng)價(jià)GB/T 17897-1999模擬地層水腐蝕模擬地層水腐蝕PCO2= 1.62MPa，Cl-為為1.2105mg/L，5m/s，160，7天天耐酸化性能評(píng)價(jià)耐酸化性能評(píng)價(jià)鮮酸、殘酸鮮酸、殘酸螺紋連接性能螺紋連接性能上卸扣試驗(yàn)上卸扣試驗(yàn)4上上3卸，最佳扭矩卸，最佳扭矩靜水壓試驗(yàn)靜水壓試驗(yàn)95MPa保壓保壓30分鐘分鐘氣密性試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)ISO 13679 簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化B系試驗(yàn)系試驗(yàn)根據(jù)井口載荷確定的載荷包絡(luò)線計(jì)算載荷點(diǎn)根據(jù)井口載荷確定的載荷包絡(luò)線計(jì)算載荷點(diǎn) (一一) 鎢合金鍍

4、層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)薄鍍層樣品薄鍍層樣品厚鍍層樣品厚鍍層樣品ElementWeight%Atomic%P 4.609.73Fe 3.093.62Ni 70.7678.97W 21.557.68鍍層厚度均勻，表面及截面致密，無(wú)明顯缺陷。鍍層厚度均勻，表面及截面致密，無(wú)明顯缺陷。鍍層橫截面 鍍層表面基體鍍層(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)基體依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17897-1999GB/T 17897-1999：不銹鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法（：不銹鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法（6% FeCl6% FeCl3 3，24h24h）第一批鍍層樣品第二批

5、鍍層樣品宏觀形貌宏觀形貌微觀形貌微觀形貌無(wú)鍍層無(wú)鍍層13Cr試樣對(duì)比試樣對(duì)比無(wú)鍍層無(wú)鍍層15Cr試樣對(duì)比試樣對(duì)比(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)溫度溫度()CO2分分壓壓MPaPHCl-含量含量mg/L流速流速m/s試驗(yàn)試驗(yàn)周期周期天天1601.6251.210557氣相氣相（薄、厚）（薄、厚）液相液相（薄、厚）（薄、厚）(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)馬元泰博士的研究成果對(duì)比馬元泰博士的研究成果對(duì)比(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)模擬鮮酸模擬鮮酸：20%HCl+4.5%TG20120%HCl+4.5%TG201，9

6、090，4h4h鍍層鍍層15Cr15CrHP2-13CrHP2-13CrBS-13CrBS-13Cr(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)(一一) 鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層耐腐蝕性能評(píng)價(jià)模擬殘酸模擬殘酸：PH=1, 140, 12hPH=1, 140, 12h PH=2, 140, 24hPH=2, 140, 24h PH=4, 140, 72h PH=4, 140, 72hPH=1PH=1（薄、厚）（薄、厚）PH=2PH=2（薄、厚）（薄、厚）PH=4PH=4（薄、厚）（薄、厚）(二二) 鎢合金鍍層對(duì)螺紋參數(shù)的影響鎢合金鍍層對(duì)螺紋參數(shù)的影響 項(xiàng)目編號(hào)緊密距（mm

7、）Lc（mm）L4（mm）錐度（mm/m）螺距（mm）齒高（mm）判定結(jié)果電鍍前1-0.6160.8062.00.01-0.032-0.3959.8662.5-0.01-0.033-0.7060.0163.5-0.01-0.044-0.9660.2563.5-0.02-0.025-1.0859.1662.5-0.01-0.03電鍍后1-0.7460.8663.00-0.042-0.5260.0663.0-0.01-0.053-0.8660.0664.5-0.02-0.054-1.2260.4463.5-0.01-0.045-1.2459.1462.0-0.01-0.04 項(xiàng)目編號(hào)緊密距（mm）

8、錐度（mm/m）螺距（mm）齒高（mm）鏜孔直徑（mm）鏜孔深度（mm）承載面寬度（mm）接箍長(zhǎng)度（mm）接箍外徑（mm）判定結(jié)果電鍍前1103A-0.30.06250.01-0.0290.708.308.35144.2107.30B-0.50.06300.01-0.0190.658.308.501274A-0.40.06200.010.0190.658.208.20144.4107.40B-0.30.06200.010.0190.658.208.251070A+0.10.06300.010.0190.708.208.30144.3107.60B+0.10.06300.010.0190.708

9、.208.251099A-0.10.06250.01-0.0290.708.208.15144.2107.30B+0.10.06300.02090.758.308.201111A+0.30.0635-0.010.0190.758.308.20144.3107.50B+0.20.06250.000.0190.758.408.20電鍍后1103A-0.40.06350.02090.608.208.40144.3107.40B-0.70.06400.020.0190.608.308.501274A-0.80.06250.020.01590.608.308.20144.3107.40B-0.70.06

10、300.020.0290.608.308.201070A-0.10.06350.010.0190.708.208.40144.2107.80B-0.20.06350.010.0190.708.208.401099A-0.20.06350.01-0.0190.708.308.20144.4107.40B-0.20.06400.02-0.0190.708.308.201111A+0.10.06300.010.0190.708.408.30144.4107.30B+0.10.06350.010.0190.708.408.30(二二) 鎢合金鍍層對(duì)螺紋參數(shù)的影響鎢合金鍍層對(duì)螺紋參數(shù)的影響(三三) 鎢合

11、金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟條件條件結(jié)果結(jié)果上卸扣試驗(yàn)上卸扣試驗(yàn)A端端4上上3卸，前三次最大扭矩，最卸，前三次最大扭矩，最后一次最佳扭矩；后一次最佳扭矩；B端最佳扭矩端最佳扭矩未粘扣未粘扣氣密封試驗(yàn)氣密封試驗(yàn)B系列簡(jiǎn)化試驗(yàn)系列簡(jiǎn)化試驗(yàn)1#試樣試樣13步驟發(fā)生泄漏，泄漏步驟發(fā)生泄漏，泄漏壓力為壓力為77MPa，拉伸載荷為，拉伸載荷為524KN；2#、3#試樣第試樣第2步時(shí)步時(shí)發(fā)生泄漏發(fā)生泄漏結(jié)果分析和試結(jié)果分析和試驗(yàn)方案調(diào)整驗(yàn)方案調(diào)整2#試樣剖開檢查試樣剖開檢查鍍層無(wú)變化；可能是鍍層的引鍍層無(wú)變化；可能是鍍層的引入使最佳扭矩?cái)?shù)值發(fā)生變化，入使最佳扭矩?cái)?shù)

12、值發(fā)生變化，進(jìn)行方案調(diào)整進(jìn)行方案調(diào)整調(diào)整后的上卸調(diào)整后的上卸扣試驗(yàn)扣試驗(yàn)A端端4上上3卸，卸， B端端1上，均為廠家上，均為廠家給的最大扭矩給的最大扭矩未粘扣未粘扣調(diào)整后的氣密調(diào)整后的氣密封試驗(yàn)封試驗(yàn)1#：載荷點(diǎn)根據(jù)塔中不同井段的實(shí)：載荷點(diǎn)根據(jù)塔中不同井段的實(shí)際工況確定際工況確定 ；3#：載荷點(diǎn)根據(jù)井：載荷點(diǎn)根據(jù)井口載荷確定的載荷包絡(luò)線所確定口載荷確定的載荷包絡(luò)線所確定 未泄漏；未泄漏；鍍層無(wú)變化鍍層無(wú)變化(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)上扣扭矩及上扣要求上扣扭矩及上扣要求試樣編號(hào)試樣編號(hào)上扣端上扣端上扣次數(shù)上扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）上扣速度上扣速度

13、（rpm）螺紋脂要求螺紋脂要求1#3#A端端13次次57705-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3453405-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3B端端153405-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)上扣扭矩及上扣要求上扣扭矩及上扣要求試樣編號(hào)試樣編號(hào)上扣端上扣端上扣次數(shù)上扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）上扣速度上扣速度（rpm）螺紋脂要求螺紋脂要求1#3#A端端13次次57705-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3453405-10API高壓螺紋脂高壓螺

14、紋脂SHELL TYPE3B端端153405-10API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)試樣編號(hào)試樣編號(hào)上扣端上扣端上上/卸扣次數(shù)卸扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）臺(tái)肩扭矩臺(tái)肩扭矩（Nm）卸扣扭矩卸扣扭矩（Nm）試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果1#B155411661/A1606621776010未粘扣未粘扣2589114265661未粘扣未粘扣3594124815591未粘扣未粘扣456891159/2#B154161340/A1603320996218未粘扣未粘扣2587220766310未粘扣未粘扣3590526645826未

15、粘扣未粘扣457892232/3#B153801372/A1605625276185未粘扣未粘扣2598319245932未粘扣未粘扣3621831945845未粘扣未粘扣456841809/(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ISO 13679 簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化B系試驗(yàn)系試驗(yàn) 第一象限：內(nèi)壓、拉伸第一象限：內(nèi)壓、拉伸(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)加載步驟加載步驟加載步驟序號(hào)加載步驟序號(hào)載荷點(diǎn)載荷點(diǎn)框架載荷（框架載荷（KN）內(nèi)壓（內(nèi)壓（MPa）保載時(shí)間（保載時(shí)間（min）1111470522791776033

16、530951544010715527917756401071573530951582791771591114705102791771511353095151240107601327917760(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià) 三根試樣均發(fā)生泄漏三根試樣均發(fā)生泄漏試樣編號(hào)試樣編號(hào)泄漏壓力泄漏壓力（MPa）拉伸載荷拉伸載荷（KN）加載步驟加載步驟1#77524132#38.996623#77.87932(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)2#試樣剖開觀察試樣剖開觀察鍍層無(wú)變化鍍層無(wú)變化(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢

17、合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)2#試樣剖開觀察：密封部位有螺紋脂殘留，扭矩不夠試樣剖開觀察：密封部位有螺紋脂殘留，扭矩不夠(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)試樣編號(hào)試樣編號(hào)上扣端上扣端上扣次數(shù)上扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（N Nm m）上扣速度上扣速度(rpm)(rpm)螺紋脂要求螺紋脂要求1#A端端4577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3B端端1577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE33#A端端4577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE3B端端1577025API高壓螺紋脂高壓螺紋脂SHELL TYPE

18、3(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)試樣編號(hào)試樣編號(hào)上扣端上扣端上上/卸扣次數(shù)卸扣次數(shù)上扣扭矩上扣扭矩（Nm）臺(tái)肩扭矩臺(tái)肩扭矩（Nm）卸扣扭矩卸扣扭矩（Nm）試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果1#B160521349/A1606621776010未粘扣未粘扣2589114265661未粘扣未粘扣3594124815591未粘扣未粘扣462041344/3#B159141340/A1605625276185未粘扣未粘扣2598319245932未粘扣未粘扣3621831945845未粘扣未粘扣460842191/(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能

19、評(píng)價(jià)圈數(shù)扭矩01231# A端扭矩圈數(shù)01231# B端圈數(shù)0123扭矩3# A端圈數(shù)0123扭矩3# B端(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)結(jié)果：評(píng)價(jià)結(jié)果：(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)溫度試驗(yàn)溫度 局部封堵方式局部封堵方式 加壓介質(zhì)加壓介質(zhì) 室溫室溫 焊接堵頭焊接堵頭 水水 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件 試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果 試樣編號(hào)試樣編號(hào) 試驗(yàn)壓力試驗(yàn)壓力（MPa） 保載時(shí)間保載時(shí)間（minute） 失效位置和失失效位置和失效形貌效形貌 1#、3# 95.0 30 未發(fā)生泄漏未發(fā)生泄漏 (三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接

20、性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)加載步驟序號(hào)加載步驟序號(hào)載荷點(diǎn)載荷點(diǎn)框架載荷框架載荷（kN）內(nèi)壓內(nèi)壓（MPa）保載時(shí)間保載時(shí)間（min.）VME %120701562.3%2343960.81565.2%3465556.21573.7%45950501590.6%520701562.3%65950501590.6%7465556.21573.7%8343960.81565.2%920701562.3%10343960.81565.2%11465556.21573.7%125950501590.6%1#1#試樣試驗(yàn)條件：試樣試驗(yàn)條件：載荷點(diǎn)根據(jù)塔中不同井段的實(shí)際工況確定載荷點(diǎn)根據(jù)塔中不同井段的實(shí)際工況確定 。(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：氣密封測(cè)試完后，未發(fā)生泄漏。氣密封測(cè)試完后，未發(fā)生泄漏。(三三) 鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)鎢合金鍍層油管螺紋連接性能評(píng)價(jià)3#3#試樣試驗(yàn)條件：試樣試驗(yàn)條件： 。加載步驟序號(hào)加載步驟序號(hào)載荷點(diǎn)載荷點(diǎn)框架載荷框架載荷（kN）內(nèi)壓內(nèi)壓（MPa）保