页岩气井套管内腐蚀规律模拟研究及应用

发布时间：2018-05-03 03:08

  本文选题：页岩气 + 套管　； 参考：《重庆科技学院》2017年硕士论文

【摘要】：在油气开发过程中,套管在使用功能和建设费用上都有一定的使用价值。套管的损坏,将会对油气的正常生产带来严重影响,而腐蚀是导致套管损坏的重要因素。因此,对油气井套管腐蚀展开研究是十分必要的。本文以中国西南片区焦石坝页岩气开采区块为工程依托,在页岩气采输过程中气井套管腐蚀为主要研究对象,对套管内腐蚀规律模拟与应用展开研究分析。主要研究内容包括采用现场挂片实验,对该环境条件下生产井用套管内腐蚀的机理研究;采用理论分析与室内挂片实验相结合的方式,对不同影响因素下的套管材发生CO_2腐蚀的规律研究;运用腐蚀速率预测模型和室内挂片实验相结合的方式,建立了适用于该页岩气田套管井筒内CO_2腐蚀速率预测模型。论文主要研究内容包括:(1)对焦石坝区块套管生产井的页岩气组分、采出水、井身结构、套管选材、气藏压力及温度等进行了分析,为设计和实施现场挂片腐蚀实验提供了基础。确定了该页岩气组分存在不同含量的CO_2,不含H2S等有毒有害气体;初步推断CO_2是导致套管发生腐蚀的重要因素之一;采出水中所含的离子(Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-)均会给套管内腐蚀产生影响。(2)设计出一种合理可行的现场挂片腐蚀实验,并在1HF、5-1HF、5-2HF井进行了现场挂片腐蚀实验,来对气井套管腐蚀机理研究。根据试样现场挂片腐蚀的结果计算了1HF、5-1HF、5-2HF井的平均腐蚀速率。同时使用EDS、SEM分析了试样的腐蚀产物成分、腐蚀形貌,确定了该气田套管内腐蚀的机理。(3)结合工程实际,对气井用套管材发生CO_2腐蚀速率的影响因素进行了室内实验研究。室内挂片腐蚀实验主要对温度、CO_2分压、流速、Cl-浓度、HCO3-离子浓度等因素进行CO_2腐蚀规律的影响分析,确定了该页岩气田发生动态CO_2腐蚀速率的主要影响因素。(4)在理论分析和实验研究的基础上,建立套管井筒内CO_2腐蚀速率预测模型。在室内实验的基础上,建立了流速、Cl-浓度作用下对CO_2腐蚀速率影响的预测模型;进行室内挂片腐蚀实验模拟不同井深的套管CO_2腐蚀速率;以DWM腐蚀速率预测模型为基础,运用室内实验数据对DWM模型进行修正,并用现场实验数据进行验证,得到具有一定适用性的套管CO_2腐蚀速率预测模型。
[Abstract]:In the process of oil and gas development, casing has certain value in using function and construction cost. Casing damage will seriously affect the normal production of oil and gas, and corrosion is an important factor leading to casing damage. Therefore, it is necessary to study casing corrosion in oil and gas wells. Based on the Jiaoshiba shale gas production block in southwest China, the casing corrosion of gas wells in the process of shale gas production and transmission is the main research object in this paper. The simulation and application of casing corrosion law are studied and analyzed. The main research contents include the study of the corrosion mechanism of casing used in production wells under the environmental conditions, the combination of theoretical analysis and indoor hanging experiments, This paper studies the regularity of CO_2 corrosion of casing pipes under different influence factors and establishes a prediction model of CO_2 corrosion rate suitable for casing wellbore of shale gas field by combining the corrosion rate prediction model with laboratory experiments. The main contents of this paper are as follows: 1) the shale gas composition, produced water, well structure, casing material selection, gas reservoir pressure and temperature of casing production wells in Jiaoshiba block are analyzed, which provides a basis for the design and implementation of field test of hanging sheet corrosion. It is determined that there are different contents of CO _ 2 and no toxic and harmful gases such as H _ 2S in the shale gas component, and it is preliminarily concluded that CO_2 is one of the important factors leading to the corrosion of the casing. A reasonable and feasible in situ corrosion test of hanging sheet was designed, and the corrosion mechanism of gas well casing was studied by field hanging corrosion experiment in 1HFC5-1HF- 5-2HF well. The average corrosion rate of 1HFN _ 5-1HFN _ 5-2HF well was calculated according to the corrosion results of the specimen in situ. At the same time, the corrosion product composition and corrosion morphology of the sample were analyzed by EDS-SEM, and the corrosion mechanism of casing in the gas field was determined. Combined with the engineering practice, the factors affecting the corrosion rate of CO_2 in gas well casing were studied in laboratory. The influence of the temperature and the flow rate of HCO _ 3- ion on the corrosion of CO_2 was analyzed in the experiment of hanging sheet corrosion in the laboratory, such as the partial pressure of CO _ 2, the flow rate and the concentration of HCO _ 3- ion, and so on. On the basis of theoretical analysis and experimental study, the prediction model of CO_2 corrosion rate in casing wellbore is established. On the basis of laboratory experiments, a prediction model of CO_2 corrosion rate under the action of flow rate and Cl- concentration was established, and the corrosion rate of casing CO_2 with different well depths was simulated by indoor hanging sheet corrosion experiment, and the prediction model of DWM corrosion rate was used as the basis. The DWM model is modified by indoor experimental data, and verified by field experiment data. The prediction model of casing CO_2 corrosion rate is obtained.
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE983

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本文编号：1836693