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瀏覽│││:- 釋出日期│││:2022-09-19 08:59:58【

摘 要:某緻密砂岩氣井中規格為?73.02mm×5.51mm 的外加厚 P110鋼級油管發生斷裂, 透過宏/微觀形貌觀察☁✘✘·•、化學成分分析☁✘✘·•、顯微組織觀察以及力學效能測試等方法分析了油管斷裂原 因╃☁✘╃✘。結果表明:斷裂外加厚油管位於油管柱上部,承受較高的軸向拉應力,且其材料對硫化物應力 腐蝕開裂敏感性較高,而氣井採出氣中存在的 H2S為油管提供了硫化物腐蝕環境,使得外加厚油 管發生硫化物應力腐蝕開裂;油管的硬度較高,且組織記憶體在較大的硫化物夾雜,促使油管的斷裂╃☁✘╃✘。 

關鍵詞:P110鋼級;油管;拉應力;H2S;硫化物應力腐蝕開裂 

中圖分類號:TG115                                      文獻標誌碼:B                                                 文章編號:1000-3738(2022)08-0122-05


0 引 言 

油管是鑽完井後連線地層與地表的通道[1]╃☁✘╃✘。在 開採油氣過程中,地層內的石油☁✘✘·•、天然氣等採出物通 過油管被輸送至地表,在對油氣井進行酸化壓裂等 增產措施作業時,地表上配製好的壓裂液☁✘✘·•、酸化液等 注劑也是透過油管被注入地層╃☁✘╃✘。作為地層與地表的 重要連線通道,油管會承受溫度☁✘✘·•、壓力☁✘✘·•、腐蝕介質等 多因素的綜合作用[2-6],並且隨著頁岩氣☁✘✘·•、緻密氣等 非常規油氣資源的勘探開發以及水平井分段壓裂技 術的應用,油管服役環境愈加惡劣╃☁✘╃✘。

西部某緻密砂岩氣井在酸化壓裂後的放噴試氣 過程中,規格為?73.02 mm×5.51 mm 的 外 加 厚 P110鋼級油管發生斷裂╃☁✘╃✘。該氣井於2020年1月21 日完成酸化壓裂,使用鹽酸約60×10 3 kg,放噴排 液,井口產氣,點火可燃╃☁✘╃✘。2020年2月25日上提油 管柱後發現油管柱在自井口向下約400 m 的位置 處發生斷裂,斷口垂直於管體軸向,位於距最近油管 接箍約630mm 的管體上╃☁✘╃✘。為了確定該外加厚油管 的斷裂原因以杜絕類似事故的再次發生,作者對其 進行了失效分析,並提出了相應的預防措施╃☁✘╃✘。

1 理化檢驗及結果 

1.1 宏觀形貌

外加厚油管的斷裂位置位於油管管體加厚段之外,距最近的接箍下端約630mm,其整體宏觀形貌 如圖1所示╃☁✘╃✘。由圖2可以看出:外加厚油管斷口平 整,且存在2個高度相差約30mm 的大面積平坦斷 面,斷口無明顯塑性變形,呈典型的脆性斷裂特徵; 斷口具有明顯的多源起裂特徵,斷口上的放射花樣 收斂於油管內壁,油管外壁存在剪下唇,據此判斷裂紋由油管內壁萌生,並向外壁擴充套件,當裂紋擴充套件至某 一臨界尺寸時,油管發生斷裂╃☁✘╃✘。 

1.2 化學成分 

根據 GB/T4336-2016,在外加厚油管斷口附 近擷取試樣,採用 ARL4460型直讀光譜儀測試油 管的化學成分,結果見表1╃☁✘╃✘。由表1可知,該外加厚 油管的化學成分滿足 APISpec5CT 中 P110鋼級 油管的成分要求╃☁✘╃✘。 

根據SY/T5329-2012和SY/T5523-2016, 採用 ThermofisheriCE3500型原子吸收光譜儀對在 壓裂作業現場收集到的3瓶放噴液樣本進行化學成 分分析,3瓶放噴液分別於2020年1月21日14:00, 19:00和20:30收集╃☁✘╃✘。由表2可知,3個時間段所收 集到的放噴液成分基本一致,均呈弱酸性,且含有較 高質量濃度的S 2- ,說明井內含有硫化物╃☁✘╃✘。