CO_2对天然气井管柱腐蚀模拟研究及应用

【摘要】：CO2一直以来就被认为是产生腐蚀的一个重要因素。随着CO2油气田的开发以及三次采油中注CO2的广泛应用,CO2的腐蚀问题日益受到人们的关注。因此,在研究CO2的腐蚀机理以及影响因素的基础上,建立其腐蚀速率预测模型开展气井管柱腐蚀模拟计算,对油气田开发及生产具有重要的现实意义。 本文首先根据实验数据,分析研究了温度、CO2分压、流速、C1。浓度、HCO3-浓度等因素对九种低合金钢CO2腐蚀速率的影响。同时,分析了九种管材中合金元素Cr含量对其CO2腐蚀速率影响,发现Cr含量最高(为5%左右)的TP80NC-5Cr管材抗CO2腐蚀性能最优。另外,本文还根据实验数据采用最小二乘法分别建立了九种钢材流速及氯离子浓度对CO2均匀腐蚀速率影响的预测模型。 在含有CO2气井的生产过程中,需要研究分析整个井筒的CO2腐蚀速率分布情况。本文在整个井筒腐蚀速率预测模型研究中,首先建立了计算井筒内天然气的压力、温度、流速和密度的分布数学模型,并与DeWaardMilliams CO2腐蚀速率预测模型进行耦合,得到预测不同井深处CO2腐蚀速率的数学模型。在此基础上,编制出预测天然气井在不同产量条件下,井筒内压力、温度、天然气流速、密度以及CO2腐蚀速率的计算机程序。同时,采用室内模拟条件下开展腐蚀实验所得到的实际腐蚀数据对此模型进行修正,并与现场监测数据和现场腐蚀情况进行对比,然后得出可以进行实际应用的CO2对天然气井管柱的腐蚀模拟模型。 本文在CO2对天然气井管柱腐蚀机理以及模拟研究分析的基础上,论述了气井腐蚀的防护措施,以达到对气井腐蚀维护的目的。 【关键词】：气井 CO_2腐蚀 影响因素 腐蚀速率 预测模型
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE983
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 前言7-8
• 1.2 CO_2腐蚀概述8-14
• 1.2.1 腐蚀的类型8-9
• 1.2.2 腐蚀机理研究9-11
• 1.2.3 CO_2腐蚀影响因素11
• 1.2.4 CO_2腐蚀模型的外内外研究现状11-14
• 1.3 本文的研究内容及技术路线14-15
• 第2章 不同影响因素对CO_2腐蚀速率的影响分析15-31
• 2.1 温度对CO_2腐蚀速率的影响15-19
• 2.1.1 温度对CO_2腐蚀速率的影响分析15-16
• 2.1.2 九种钢材在不同温度下的腐蚀速率16-19
• 2.2 压力对CO_2腐蚀速率的影响19-21
• 2.2.1 压力对CO_2腐蚀速率的影响分析19-20
• 2.2.2 九种钢材在不压力下的腐蚀速率20-21
• 2.3 流速对CO_2腐蚀速率的影响21-25
• 2.3.1 流速对CO_2腐蚀速率的影响分析21-23
• 2.3.2 九种钢材在不同流速下的腐蚀速率23-25
• 2.4 Cl~-浓度对CO_2腐蚀速率的影响25-28
• 2.4.1 Cl~-浓度对CO_2腐蚀速率的影响分析25-26
• 2.4.2 九种钢材在不同Cl~-浓度下的腐蚀速率26-28
• 2.5 HCO_3~-浓度对CO_2腐蚀速率的影响28-29
• 2.5.1 HCO_3~-浓度对腐蚀速率的影响分析28
• 2.5.2 九种钢材在不同HCO_3~-浓度下的腐蚀速率28-29
• 2.6 九种管材中合金元素Cr含量的影响29-31
• 第3章 流速与Cl~-离子对CO_2腐蚀速率影响模型的建立31-44
• 3.1 流速影响腐蚀速率的预测模型31-38
• 3.1.1 最小二乘法简介31
• 3.1.2 建立流速影响腐蚀速率的预测模型31-36
• 3.1.3 预测模型与预测结果的实验验证36-38
• 3.2 Cl~-离子影响腐蚀速率的预测模型38-44
• 3.2.1 Cl~-离子影响腐蚀速率预测模型的建立38-42
• 3.2.2 预测模型与预测结果的实验验证42-44
• 第4章 井筒内CO_2腐蚀速率模型的建立44-63
• 4.1 井筒压力、温度模型的建立44-54
• 4.1.1 模型的建立44-48
• 4.1.2 各项参数的计算48-53
• 4.1.3 编程计算53-54
• 4.2 实例计算与分析54-55
• 4.3 气井CO_2腐蚀速率预测模型的建立55-63
• 4.3.1 DeWaard & Milliams模型57-59
• 4.3.2 DeWaard & Milliams模型的修正59-63
• 第5章 油气井腐蚀防护63-71
• 5.1 缓蚀剂防护63-64
• 5.2 涂镀层防护64-65
• 5.2.1 有机材料涂层64
• 5.2.2 金属材料涂层64-65
• 5.2.3 化学镀层65
• 5.3 玻璃钢防护65-66
• 5.3.1 玻璃钢油管65-66
• 5.3.2 内衬玻璃钢油管66
• 5.4 耐蚀合金防护66-69
• 5.4.1 单一耐蚀合金66-67
• 5.4.2 耐蚀合金+碳钢/低合金钢67
• 5.4.3 耐蚀合金性能影响因素67-68
• 5.4.4 Cr在特定合金中的作用68-69
• 5.5 防护措施在本文中的应用69-71
• 第6章 结论与建议71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 附录78-86

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