气体钻井腐蚀/冲蚀规律研究

论文摘要

气体钻井以其诸多优点得到了迅速发展,同时施工中也出现了一些问题。气体钻井过程中,常常遭受地层流体的侵入,井下流体多为气(空气)、液(地层水)、固(钻屑)多相流体,其腐蚀性很强,再加上钻屑的冲蚀磨损,使得钻具的寿命大大缩短。为了提高经济效益,降低钻井成本就必须对气体钻井腐蚀／冲蚀影响因素和腐蚀／冲蚀机理作深入研究。论文的主要研究内容及如下：(1)用高温高压视窗反应釜模拟气体钻井过程中的腐蚀环境,采用挂片失重法分别研究了柴油机尾气钻井、空气钻井、空气泡沫钻井的腐蚀行为。应用扫描电镜、能谱分析、X衍射等表面分析方法,对柴油机尾气钻井、空气钻井、空气泡沫钻井的腐蚀机理作了深入分析。(2)对气体钻井中气体携岩冲蚀理论作了分析,并采用流体力学软件CFD对气体钻井中气体携岩冲蚀钻杆和排砂管线进行了模拟分析。分析结果表明：气体钻井中,钻杆冲蚀速率最大的位置在钻杆母接头的斜坡和接头本体处；气体携岩对排砂管线的冲蚀速率随排砂管线的弯角增大而增大。(3)应用扫描电镜、能谱分析、X衍射等表面分析方法对气体钻井腐蚀疲劳失效作了深入探讨,并结合气体钻井的腐蚀行为和腐蚀机理研究提出了气体钻井中腐蚀预防措施,为科学防腐提供了依据。(4)通过对气体钻井的冲蚀理论和冲蚀形貌的分析,提出了气体钻井中冲蚀失效的预防措施。通过对气体钻井腐蚀冲蚀的机理分析,并结合国内外的研究现状,推荐采用泡沫代替气体钻井,能有效减少钻具的腐蚀冲蚀,降低钻井成本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究的目地及意义
• 1.2 气体钻井技术概述
• 1.3 气体钻井的优点
• 1.4 气体钻井腐蚀冲蚀研究现状
• 1.4.1 国外气体钻井腐蚀冲蚀现状
• 1.4.2 国内气体钻井腐蚀冲蚀现状
• 1.5 气体钻井腐蚀冲蚀与防护面临的挑战
• 1.6 研究思路
• 第二章 气体钻井腐蚀行为及机理研究
• 2.1 材料的选用
• 2.2 试验原理及步骤
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 腐蚀挂片的制备
• 2.2.3 腐蚀实验步骤
• 2.2 柴油机尾气钻井中腐蚀行为及机理研究
• 2.2.1 柴油机尾气钻井中腐蚀行为研究
• 2.2.2 柴油尾气钻井中腐蚀机理研究
• 2.3 空气钻井中腐蚀行为及机理研究
• 2.3.1 空气钻井中的腐蚀行为研究
• 2.3.2 空气钻井中腐蚀机理研究
• 2.4 空气泡沫钻井中腐蚀行为及机理研究
• 2.4.1 空气泡沫腐蚀行为研究
• 2.4.2 空气泡沫钻井腐蚀机理研究
• 2.5 本章小节
• 第三章 气体钻井中气体携岩冲蚀规律研究
• 3.1 气体钻井冲蚀理论分析
• 3.1.1 变形磨损理论
• 3.1.2 微切削理论
• 3.1.3 二次冲蚀理论
• 3.2 气体钻井冲蚀影响因素分析
• 3.2.1 环境参数的影响
• 3.2.2 岩屑的性能
• 3.3 气体携岩冲蚀CFD模拟研究
• 3.3.1 环空气固两相流的基本方程
• 3.3.2 气体携岩冲蚀钻杆研究
• 3.3.3 气体携岩对排砂管线的冲蚀分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 气体钻井腐蚀冲蚀失效分析及预防
• 4.1 气体钻井腐蚀疲劳失效分析
• 4.1.1 气体钻井钻具腐蚀失效的原因
• 4.1.2 钻具腐蚀疲劳分析
• 4.2 气体钻井冲蚀失效分析
• 4.2.1 气体钻井钻杆冲蚀特点
• 4.2.2 冲蚀磨损形貌分析
• 4.3 气体钻井腐蚀冲蚀失效预防措施
• 4.3.1 气体钻井腐蚀失效预防措施
• 4.3.2 气体钻井冲蚀失效预防措施
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论及建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果