论文题目: 恶劣环境油井管腐蚀机理与防护涂层研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气井工程
作者: 张智
导师: 施太和
关键词: 二氧化碳,硫化氢,油井管,腐蚀,涂层
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 在一些地区,油气开采面临的环境越来越恶劣,特别是高含二氧化碳、硫化氢及元素硫等含硫组分的油气田的相继出现,使得油井管的腐蚀、结蜡、结垢、硫沉积和水合物等问题也越来越突出。油井管主要包括钻杆、油管、套管,本文的主要研究对象是油管和套管。油井管的工作环境十分恶劣,其使用寿命和性能严重影响勘探开发和油气田经营效益,对于含硫气田,还有可能导致重大安全事故和环境问题。所以对油井管的腐蚀机理和防腐蚀技术的研究显得十分重要。 在研究生学习期间,参加了国家“十五”重点科技攻关项目“中国油气田资源发展关键技术研究”内容中三级专题“高温高压防腐措施模拟实验及防腐对策研究”等项目的研究,对油井管腐蚀现状与腐蚀机理有较深入的认识。本文提出了科学合理的油井管腐蚀分类方法,发现流场诱导腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀以及相变诱导腐蚀是控制油井管腐蚀的主要环境因素。推导了恶劣环境油井管电化学腐蚀的热力学模型,编写了具有自主知识产权的油井管腐蚀预测软件。借助现代计算流体力学、腐蚀电化学的有关理论,建立了流场诱导腐蚀计算机模拟数学模型,并模拟某一特定流道结构中的流场分布,研究了流道结构与流场诱导腐蚀之间的协同效应。在此基础上,分析了导致API圆螺纹油管接头发生严重腐蚀的原因和机理,并提出了防止流场诱导腐蚀的解决办法。 参加了导师课题组的有关科研活动,参与开发了综合性能较高的MPS防腐涂层。目前工业上使用的涂层基本上是环氧酚醛类,在高分子领域属于普通高分子,为一种热固性树脂。MPS涂层为特种高分子材料,属于热塑性树脂,它可能成为新一代防腐涂层。通过对纳米材料及纳米技术的研究,在MPS涂层中添加了数种纳米材料,并从工艺上有效地解决了纳米材料的分散问题,使MPS涂层具有较高的抗腐蚀、防结蜡、防结垢性能。充分利用西南石油学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室的现代测试设备,探索了MPS涂层的性能评价和微观结构观察的现代分析方法。使用扫描电镜(SEM)研究MPS涂层的微观结构、采用原子力显微镜(AFM)研究MPS涂层的纳米级微观结构、利用X’Pert Pro粉末X—射线衍射仪分析MPS涂层的成分。进行了高温高压环境下MPS涂层腐蚀模拟评价试验、MPS涂层抗硫化物应力腐蚀评价试验、MPS涂层附着力试验、MPS涂层抗冲击试验、MPS涂层耐冲蚀磨损性能试验。
论文目录:
1 引言
1.1 问题的提出
1.2 恶劣环境油井管腐蚀的研究现状
1.3 恶劣环境油井管的防护措施研究
1.4 论文研究思路及研究内容
1.5 论文的创新点
2 恶劣环境下油井管的腐蚀机理
2.1 油井管的腐蚀现象
2.2 介质腐蚀的主要类型及腐蚀机理
2.3 相变诱导腐蚀
2.4 流场诱导腐蚀
2.5 缝隙腐蚀、电偶腐蚀及应力腐蚀
2.6 本章小结
3 电化学腐蚀的热力学模型
3.1 电化学腐蚀的热力学模型的建立
3.2 热力学电化学腐蚀速率的计算方法与步骤
3.3 电化学腐蚀预测软件系统的研制
3.4 某凝析气井的油管腐蚀现状与软件预测结果的对比分析
3.5 本章小结
4 流场诱导腐蚀
4.1 流场诱导腐蚀的特点
4.2 流场分布数值模拟
4.3 流场诱导电化学腐蚀数值模拟
4.4 API圆螺纹油管接头“J”型区流场的有限元计算模型
4.5 API圆螺纹油管接头“J”形区的流场诱导腐蚀
4.6 优化流道结构，降低流动诱导腐蚀
4.7 本章小结
5 油井管有机涂层的防腐蚀理论与耐腐蚀性评价
5.1 油井管防腐蚀有机涂层的优缺点
5.2 油井管涂层的防腐蚀理论
5.3 油井管防腐蚀纳米涂层 MPS的研制
5.4 MPS涂层的性能评价试验
5.5 MPS涂层在川东北高含硫化氢气田的现场实验
5.6 本章小结
6 结论及建议
致谢
参考文献
发布时间: 2006-01-11
参考文献
- [1].N80-1非调质无缝油井管工艺控制技术的研究[D]. 方剑.武汉科技大学2012
- [2].油井管环境敏感开裂适用性评价方法研究[D]. 侯铎.西南石油大学2013
相关论文
- [1].在役输气管道腐蚀剩余寿命预测技术研究[D]. 周方勤.西南石油大学2006