亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        海上高產(chǎn)氣井防砂管柱沖蝕-腐蝕耦合作用風(fēng)險評估研究

        2021-09-21 02:52:22郭敏靈孟文波崔書姮
        復(fù)雜油氣藏 2021年2期
        關(guān)鍵詞:實驗

        郭敏靈,董 釗,孟文波,崔書姮,張 群

        (1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司,2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司,廣東湛江 524057)

        海上油氣井作業(yè)成本高昂,在完井作業(yè)階段即需考慮管柱的長期有效性,減少生產(chǎn)期間的修井作業(yè)頻次,尤其是防砂篩管對于管柱損害比生產(chǎn)管柱更為敏感,篩管損壞出砂,可能導(dǎo)致降產(chǎn)控砂,停產(chǎn)修井甚至氣井報廢。海上氣井產(chǎn)量一般較高,沖蝕作用較強,如遇高含CO2儲層,沖蝕和腐蝕作用耦合疊加,將可能增加防砂管柱失效風(fēng)險。

        高產(chǎn)氣井完井放噴及生產(chǎn)過程中固相顆粒對防砂篩管的沖蝕損害作用已有較多研究[1-7],對于高含CO2條件下井下管柱的腐蝕狀態(tài)及對管柱安全的影響也有較多認識[8-12],但沖蝕和腐蝕條件耦合作用機理以及對管柱損害程度的影響規(guī)律更加復(fù)雜[13-15],受此影響的管柱壽命評估方法也亟待探索。

        分析腐蝕、沖蝕和沖蝕腐蝕耦合作用機理,根據(jù)儲層狀況進行腐蝕、沖蝕和沖蝕腐蝕耦合實驗研究,在實驗結(jié)果基礎(chǔ)上建立考慮多因素的經(jīng)驗?zāi)P?,并依?jù)實際情況對篩管腐蝕、沖蝕和沖蝕腐蝕耦合情況進行研究分析并進行篩管使用壽命預(yù)測。

        1 沖蝕腐蝕耦合作用機理

        沖蝕和腐蝕相互耦合加劇管柱磨損。沖蝕腐蝕耦合作用機制包括兩個方面[16-17]:沖蝕對腐蝕的影響和腐蝕對沖蝕的影響。

        沖蝕對腐蝕的影響主要表現(xiàn)為:沖蝕能加速傳質(zhì)過程,促進去極化劑如O2到達材料表面和腐蝕產(chǎn)物脫離材料表面,從而加速腐蝕;沖蝕的力學(xué)作用使材料鈍化膜減薄、破裂或使材料發(fā)生塑性變形,局部能量升高,形成“應(yīng)變差電池”,從而加速腐蝕;沖蝕造成材料表面出現(xiàn)凸凹不平的沖蝕坑,增加了材料的比表面積,加劇腐蝕。

        腐蝕對沖蝕的影響主要表現(xiàn)為:腐蝕粗化材料表面,尤其在材料缺陷等處所出現(xiàn)的局部腐蝕,造成微湍流的形成,從而促進沖蝕過程;腐蝕弱化材料的晶界、相界,使材料中耐磨的硬化相暴露,突出基體表面,使之易折斷甚至脫落,促進沖蝕;腐蝕有時使材料表面產(chǎn)生較松軟的產(chǎn)物,它們?nèi)菀自跊_蝕力作用下剝離;腐蝕可溶解掉材料表面的加工硬化層,降低其疲勞強度,從而促進沖蝕。

        2 沖蝕腐蝕耦合作用影響實驗分析

        2.1 實驗裝置研制

        研制了高溫高壓沖蝕腐蝕實驗裝置(見圖1),用以模擬井下沖蝕腐蝕情況。在高溫高壓釜里加入腐蝕介質(zhì)和地層砂顆粒,注入氮氣和加熱棒加熱以加壓升溫,通入CO2,通過轉(zhuǎn)子攪拌給流體和顆粒提供流速,來模擬管內(nèi)兩相流沖蝕腐蝕。

        圖1 沖蝕腐蝕實驗裝置及原理

        2.2 實驗材料及方案

        以南海L-1深水氣田為目標(biāo)區(qū),該氣田防砂篩管采用316L鋼外護套和篩網(wǎng),實驗氣體包括CO2(99.99%)及N2(99.99%),根據(jù)設(shè)計的分壓進行配制。根據(jù)目標(biāo)氣田儲層水樣,用去離子水配置模擬地層水樣(見表1)作為腐蝕介質(zhì)。選用100~120目、200~250目、300~325目石英砂?;炫淠M地層出砂的沖蝕作用。

        表1 模擬地層水離子質(zhì)量濃度 mg·L-1

        L-1氣田儲層溫度85~93.1℃,CO2分壓0.103~0.691 MPa,井筒流入速度為0.6~2 m/s,根據(jù)砂比59.915~239.66 kg/m3計算,設(shè)計沖蝕腐蝕耦合正交實驗(見表2、表3)。實驗確定用水量1.8 L,實驗時間72 h。

        表2 沖蝕腐蝕耦合實驗參數(shù)設(shè)計

        表3 沖蝕腐蝕耦合實驗正交試驗表

        續(xù)表3 沖蝕腐蝕耦合實驗正交試驗表

        2.3 實驗結(jié)果

        2.3.1單一腐蝕作用實驗

        篩管外護套和篩網(wǎng)單一腐蝕作用實驗結(jié)果見表4、表5。

        表4 外護套腐蝕實驗結(jié)果

        表5 篩網(wǎng)腐蝕實驗結(jié)果

        外護套腐蝕速率為0.004 79~0.044 39 mm/a,篩網(wǎng)腐蝕速率為0.001 44~0.013 36 mm/a。

        2.3.2單一沖蝕作用實驗

        篩管外護套和篩網(wǎng)單一沖蝕作用實驗結(jié)果如表6、表7所示,外護套沖蝕速率為0.004 79~0.050 07 mm/a,篩網(wǎng)沖蝕速率為0.001 43~0.031 68 mm/a。

        表6 外護套沖蝕實驗結(jié)果

        表7 篩網(wǎng)沖蝕實驗結(jié)果

        2.3.3沖蝕腐蝕耦合實驗

        外護套和篩網(wǎng)沖蝕腐蝕耦合實驗結(jié)果見表8、表9,護套沖蝕腐蝕速率為0.004 98~0.058 22 mm/a,篩網(wǎng)沖蝕腐蝕速率為0.005~0.047 0 mm/a。

        單一腐蝕作用/沖蝕作用與沖蝕腐蝕耦合作用實驗結(jié)果對比見表10,對于外護套,沖蝕腐蝕耦合作用導(dǎo)致的管材最大損失速率比單一腐蝕高31.15%,比單一沖蝕高16.27%;對于篩網(wǎng),沖蝕腐蝕耦合作用導(dǎo)致的管材損失速率比單一腐蝕高251.79%,比單一沖蝕高20.76%。沖蝕腐蝕的耦合作用,大幅加劇了防砂管柱的損耗速率。

        3 沖蝕腐蝕耦合作用計算模型

        目前,國內(nèi)外對沖蝕腐蝕耦合模型研究較少,已有的部分理論模型雖然能夠解釋很多沖蝕發(fā)生現(xiàn)象,但卻有著特定的適應(yīng)范圍,不能解決普遍的實際問題。因為在實際沖蝕腐蝕過程中,相互作用復(fù)雜,不能用某一單獨理論解釋。

        現(xiàn)有的沖蝕-腐蝕速率預(yù)測模型主要考慮溫度、CO2分壓、流速對沖蝕腐蝕的影響,較少考慮兩相流對管材的沖蝕腐蝕。為此,本課題組在實驗基礎(chǔ)上考慮沖蝕腐蝕受溫度、CO2分壓、流速、含砂量和砂粒粒徑的影響,利用回歸分析法建立基于防砂篩管的沖蝕腐蝕預(yù)測模型。

        結(jié)合沖蝕腐蝕實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)有沖蝕腐蝕模型,分別對CO2分壓、溫度、流速、粒徑和含砂量進行分析。

        溫度對腐蝕速率的影響:

        流速對腐蝕速率的影響:

        CO2對腐蝕速率的影響:

        流速、粒徑和含砂量對沖蝕速率影響:

        考慮溫度、CO2分壓、流速、粒徑和含砂量影響的沖蝕腐蝕速率預(yù)測模型:

        vcorr為腐蝕速率,mm/a;ER為沖蝕速率,mm/a;Vo為沖蝕腐蝕速率,mm/a;v為砂粒流速,m/s;PCO2為CO2分壓,MPa;C為砂的質(zhì)量濃度,%;D為砂粒粒徑,μm;A為接觸面積,m2;m為砂粒質(zhì)量,kg;f(α)為沖蝕角度函數(shù);Z,b,p,c,d,a,h,t,E,R分別為相關(guān)系數(shù)。

        結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行多元回歸分析,求出待定系數(shù)(見表11)。

        表11 待定系數(shù)表

        因此,建立的考慮溫度、CO2分壓、流速、粒徑和含砂量影響的沖蝕腐蝕速率預(yù)測模型為:

        模型預(yù)測結(jié)果誤差為5.740E-07,誤差控制精度在5%以內(nèi),該回歸方程擬合程度較好。

        4 防砂篩管壽命預(yù)測

        根據(jù)沖蝕腐蝕實驗所建立的經(jīng)驗?zāi)P?,求解出南海L-1深水氣田每口井的沖蝕腐蝕速率,并結(jié)合金屬篩管防砂失效時的質(zhì)量損失標(biāo)準(zhǔn)為2%[18],得出每口井最終的篩管使用壽命。

        臨界點處的篩管損失質(zhì)量:

        式中,Qm為防砂篩管發(fā)生破壞的臨界點處的篩管損失質(zhì)量,kg;ER′為篩網(wǎng)質(zhì)量損失極限;M為篩管質(zhì)量,kg。

        篩管壽命預(yù)測年限:

        式中,T為篩管預(yù)測壽命,a;A為篩管表面積,m2;V為篩管損失速率,kg/(m2·a);VL為篩管損失厚度,mm/a。

        L-1氣田各井防砂篩管壽命預(yù)測結(jié)果見圖9,篩管腐蝕速率為(2.4~15.5)×10-3mm/a,L3井受腐蝕最嚴重(CO2含量為其他所有井的2倍以上);篩管沖蝕速率為(7.7~30.6)×10-3mm/a,L7井受沖蝕最嚴重(產(chǎn)氣量較高,日出砂量較大,且地層砂粒徑大);篩管沖蝕-腐蝕速率為(1.3~3.89)×10-2mm/a,L7、L11井篩管受沖蝕腐蝕耦合作用條件下壽命分別為25.86年、28.42年,低于該氣田設(shè)計生產(chǎn)年限30年,存在防砂失效風(fēng)險。

        圖9 L-1氣田生產(chǎn)井篩管使用壽命

        5 結(jié)論

        (1)開展防砂篩管沖蝕-腐蝕耦合作用實驗研究,對比沖蝕/腐蝕單一作用實驗結(jié)果,篩管外護套在耦合作用下的管材損失速率比單一作用高16.27%~31.15%;篩網(wǎng)沖蝕腐蝕耦合作用下的管材損失速率比單一作用高20.76%~251.79%。沖蝕腐蝕的耦合作用大幅加劇了防砂管柱的損耗速率;

        (2)結(jié)合沖蝕腐蝕實驗和已有的理論模型,考慮CO2分壓、溫度、流速、粒徑和含砂量等因素影響,建立了針對篩管的沖蝕腐蝕耦合經(jīng)驗?zāi)P停?/p>

        (3)以南海L-1氣田為目標(biāo)區(qū),預(yù)測11口井防砂篩管在沖蝕腐蝕耦合作用的壽命,其中L7、L11井分別為25.86年、28.42年,低于該氣田設(shè)計生產(chǎn)年限30年,存在防砂失效風(fēng)險。

        猜你喜歡
        實驗
        我做了一項小實驗
        記住“三個字”,寫好小實驗
        我做了一項小實驗
        我做了一項小實驗
        記一次有趣的實驗
        有趣的實驗
        小主人報(2022年4期)2022-08-09 08:52:06
        微型實驗里看“燃燒”
        做個怪怪長實驗
        NO與NO2相互轉(zhuǎn)化實驗的改進
        實踐十號上的19項實驗
        太空探索(2016年5期)2016-07-12 15:17:55
        日本一二三四区在线观看| 夜夜春精品视频| 无码丰满熟妇浪潮一区二区av| 国产丝袜长腿在线看片网站| 色欲色香天天天综合vvv| 日韩亚洲av无码一区二区三区| 精品无码AⅤ片| 久久深夜中文字幕高清中文| 久久国产黄色片太色帅| 亚洲精品无amm毛片| 在线综合网| 91久久精品一区二区喷水喷白浆| 麻豆最新国产av原创| 午夜毛片不卡免费观看视频| 国产欧美精品一区二区三区–老狼 | 国产精品久久婷婷六月丁香| 亚洲av成人无码一区二区三区在线观看 | 韩国一级成a人片在线观看| 亚洲av网站在线免费观看| 亚洲av综合色区无码专区桃色| 欧美疯狂做受xxxx高潮小说| 亚洲国产成人精品激情| 国产在线视频网友自拍| 国产强被迫伦姧在线观看无码| 草莓视频成人| 蜜臀av人妻一区二区三区| 久久精品国产av一级二级三级| 无码毛片视频一区二区本码| 一区二区免费电影| 亚洲日产乱码在线中文字幕| 国产精品538一区二区在线| 亚洲av乱码中文一区二区三区| 在线免费观看视频播放| 丝袜美腿在线观看一区| 日本理伦片午夜理伦片| 亚洲中文字幕乱码免费| 日本本土精品午夜视频| 天天躁夜夜躁天干天干2020| 国产精品亚洲一区二区杨幂 | 国产大片中文字幕| 国产精品一区久久综合|