一种井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法及其井下管柱三维图版选材方法技术

本发明专利技术“一种井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法及其井下管柱三维图版选材方法”属于油气井管材选材及腐蚀防护领域。本发明专利技术通过开展包含待选材井区实际环境中主要的多中腐蚀因素共同作用下的室内腐蚀实验，根据待选材井区腐蚀速率控制指标，利用曲线、拟合以及曲面拟合方法，制作包含三因素的能够直观反映材料腐蚀安全区和危险区的三维选材图版，最后将待选材井井下腐蚀因素值放入三维选材图版，根据腐蚀因素值在三维选材图版中相对于各种材料的安全区及危险区的位置，选择出满足要求的油管材料。本发明专利技术能够为多种腐蚀因素共存、腐蚀环境复杂的超深井选出安全的油管材料，简化了选材流程、提高了选材效率。提高了选材效率。提高了选材效率。

【技术实现步骤摘要】
一种井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法及其井下管柱三维图版选材方法


[0001]本专利技术属于油气井管材选材及腐蚀防护领域，具体涉及一种井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法及其井下管柱三维图版选材方法。

技术介绍

[0002]石油天然气行业标准SY/T6857.1
‑
2012《石油天然气工业特殊环境用油井管第1部分：含H2S油气田环境下碳钢和低合金钢油管和套管选用推荐做法》给出了油管选材流程表。但该选材流程，仅依据H2S分压，CO2分压和温度等三个环境参数，在超深井复杂的腐蚀工况下进行油管选材是远远不够的。超深井井下油管选材还应考虑更多腐蚀因素，根据室内研究试验、现场工程经验等作出选择和判断。
[0003]专利201510161649.6公开了一种新型油套管二氧化碳防腐选材图版，主要用于指导储层含二氧化碳油气田如何经济合理的选择油套管防腐材质。图版中包括碳钢、13Cr不锈钢、以及低Cr钢材，可以根据油气井的温度和二氧化碳分压值的分布范围，选出满足条件的防腐材质。但应用该图版选材所考虑的因素仅包括温度和二氧化碳分压值，没有考虑超深井井下更多更复杂的腐蚀因素，并且选材范围也有所局限。
[0004]专利201710528724.7公开了一种注气井选材界限确定方法。该本专利技术首先测试不同材质在不同工况下的腐蚀速率值，进而得到材质的腐蚀速率与工况参数的关系曲线，然后对材质的腐蚀速率进行拟合，最后计算腐蚀安全系数，并绘制相应的选材图版。但该方法所绘制的选材图版为二维图版仅包含单个腐蚀因素，没有考虑多种腐蚀因素间的相互作用对材料腐蚀速率的影响，并且选材时需要在多张单因素选材图版中权衡，增加了选材难度，降低了选材效率。
[0005]此外，现有超深井井下油管选材方法中还存在以下不足：井下腐蚀工况环境复杂，碰到实际环境后再实验选材，室验需要时间长，难以适应快速建产要求；针对不同环境反复开展选材研究，存在重复研究，浪费资源；选材没有充分考虑超深井井下多种复杂的腐蚀因素；选材范围比较局限；选材时少有考虑多种腐蚀因素间的相互作用；以及选材难度大效率低的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术能够针对超深井复杂的腐蚀环境，开展多因素共同作用的室内腐蚀实验，作出三维选材图版，根据待选材井的实测腐蚀环境，利用三维选材图版快速选择出满足超深井井下腐蚀安全要求且经济的油管材料。
[0007]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0008]一种用于井下管柱选材的井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法，其特征在于，包括：
[0009](1)确定目标井的井下管柱材料的极限安全腐蚀速率Vd；
[0010](2)确定目标井的若干井下腐蚀因素；
[0011](3)以若干井下腐蚀因素中的井下腐蚀因素X、Y、Z为一组；以井下腐蚀因素X为变量，井下腐蚀因素Y和Z分别取固定值，对以所述井下管柱材料做为待选材料进行腐蚀实验；
[0012](4)通过腐蚀实验测得井下腐蚀因素X在不同取值X1～Xn下的待选材料的腐蚀速率值Q1
‑
Qn，并得出以井下腐蚀因素X为变量的待选材料的腐蚀速率值变化规律公式：Q
x
＝f(Xn)；计算Qx取值极限安全腐蚀速率Vd时对应的X
e
即为井下腐蚀因素X的极限安全值X
e1
；
[0013]在(3)和(4)这两步中，以井下腐蚀因素X为变量，井下腐蚀因素Y和Z分别取固定值并进行腐蚀实验是指：在确定的目标井的井下腐蚀因素X、Y、Z中，假设，井下腐蚀因素X的取值X`∈{X1,X2, X3,
……
,Xn}；
[0014]井下腐蚀因素Y的取值Y`∈{Y1,Y2,Y3,
……
,Yn}；
[0015]井下腐蚀因素Z的取值Z`∈{Z1,Z2,Z3,
……
,Zn}，在进行腐蚀实验前，先将因素Y和因素Z取固定值，例如，因素Y的取值Y`＝Y1，因素Z的取值Z`＝Z1，在这一前提下，以因素X为变量，测试因素X 取不同值时待选材料的腐蚀速率值Qx，即，当X`＝X1,X2,X3,
……
,或，Xn时，测得的待选材料的腐蚀速率值Qx可能为Qx1、Qx2、Qx3、
……
,或，Qxn，根据X`＝X1,X2,X3,
……
,或，Xn和Qx＝Qx1、Qx2、 Qx3、
……
,或，Qxn，这两组一一对应的数值，以选自X1,X2,X3,
……
,或，Xn的X`值为横坐标，以腐蚀速率值标准标尺为纵坐标，再将代表Qx值的Qx1、Qx2、Qx3、
……
,或，Qxn等值标注于坐标图中，得到以X`为变量的Qx的曲线，如图1所示，该曲线对应的公式即Qx＝f(Xn)。
[0016](5)改变其它井下腐蚀因素取值并固定，以井下腐蚀因素X做为变量再次进行腐蚀实验，重复步骤 (4)得到井下腐蚀因素X的极限安全值X
e2
；所述其它井下腐蚀因素指做为变量的井下腐蚀因素以外的井下腐蚀因素，例如，如果以井下腐蚀因素X为变量，则井下腐蚀因素Y、Z为其它井下腐蚀因素；如果以井下腐蚀因素Y为变量，则井下腐蚀因素X、Z为其它井下腐蚀因素；如果以井下腐蚀因素Z为变量，则井下腐蚀因素X、Y为其它井下腐蚀因素。
[0017](6)每改变一次其它井下腐蚀因素取值并固定，以井下腐蚀因素X做为变量再次进行腐蚀实验，重复步骤(4)得到井下腐蚀因素X的极限安全值X
e3
,
……
,X
en
；
[0018](7)以井下腐蚀因素Y为变量，井下腐蚀因素X和Z分别取固定值，对待选材料进行腐蚀实验；重复步骤(4)
‑
(6)得到井下腐蚀因素Y的极限安全值Y
e1
,Y
e2
,Y
e3
,
……
,Y
en
；
[0019](8)以井下腐蚀因素Z为变量，井下腐蚀因素X和Y分别取固定值，对待选材料进行腐蚀实验；重复步骤(4)
‑
(6)得到井下腐蚀因素Z的极限安全值Z
e1
,Z
e2
,Z
e3
,
……
,Z
en
；
[0020](9)根据井下腐蚀因素X的极限安全值X
e1
,X
e2
,X
e3
,
……
,X
en
、井下腐蚀因素Y的极限安全值Y
e1
,Y
e2
, Y
e3
,
……
,Y
en
、井下腐蚀因素Z的极限安全值Z
e1
,Z
e2
,Z
e3
,
……
,Z
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于井下管柱选材的井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法，其特征在于，包括：(1)确定目标井的井下管柱材料的极限安全腐蚀速率Vd；(2)确定目标井的若干井下腐蚀因素；(3)以若干井下腐蚀因素中的井下腐蚀因素X、Y、Z为一组；以井下腐蚀因素X为变量，井下腐蚀因素Y和Z分别取固定值，对以所述井下管柱材料做为待选材料进行腐蚀实验；(4)通过腐蚀实验测得井下腐蚀因素X在不同取值X1～Xn下的待选材料的腐蚀速率值Q1
‑
Qn，并得出以井下腐蚀因素X为变量的待选材料的腐蚀速率值变化规律公式：Q
x
＝f(Xn)；计算Qx取值极限安全腐蚀速率Vd时对应的X
e
即为井下腐蚀因素X的极限安全值X
e1
；(5)改变其它井下腐蚀因素的取值并固定，以井下腐蚀因素X做为变量再次进行腐蚀实验，重复步骤(4)得到井下腐蚀因素X的极限安全值X
e2
；(6)每改变一次其它井下腐蚀因素取值并固定，以井下腐蚀因素X做为变量再次进行腐蚀实验，重复步骤(4)得到井下腐蚀因素X的极限安全值X
e3
,
……
,X
en
；(7)以井下腐蚀因素Y为变量，井下腐蚀因素X和Z分别取固定值，对待选材料进行腐蚀实验；重复步骤(4)
‑
(6)得到井下腐蚀因素Y的极限安全值Y
e1
,Y
e2
,Y
e3
,
……
,Y
en
；(8)以井下腐蚀因素Z为变量，井下腐蚀因素X和Y分别取固定值，对待选材料进行腐蚀实验；重复步骤(4)
‑
(6)得到井下腐蚀因素Z的极限安全值Z
e1
,Z
e2
,Z
e3
,
……
,Z
en
；(9)根据井下腐蚀因素X的极限安全值X
e1
,X
e2
,X
e3
,
……
,X
en
、井下腐蚀因素Y的极限安全值Y
e1
,Y
e2
,Y
e3
,
……
,Y
en
、井下腐蚀因素Z的极限安全值Z
e1
,Z
e2
,Z
e3
,
……
,Z
en
拟合得到所述待选材料的一组井下腐蚀因素X、Y、Z的腐蚀极限安全曲面。2.根据权利要求1所述的一种用于井下管柱选材的井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法，其特征在于，步骤(1)中，确定待选材井区的井下管柱材料的极限安全腐蚀速率V
d
指按照标准文件《NACE TM0177
‑
2005》记载的方法确定待选材井区的井下管柱材料的极限安全腐蚀速率。3.根据权利要求1所述的一种用于井下管柱选材的井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法，其特征在于，步骤(2)还包括：对若干个目标井的井下腐蚀因素进行分组；优选地，相互作用大的井下腐蚀因素分为一组。4.根据权利要求1或3所述的一种用于井下管柱选材的井下腐蚀因素的腐蚀极限安全曲面的确定方法，其特征在于，所述井下腐蚀因素选自：温度、含水率、CO2分压、H2S分压、Cl
‑
浓度、元素硫含量；优选地，温度、含水率、CO2分压分为一组；H2S分压、Cl
‑
浓度、硫元素含...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海洋，李芳，张江江，秦飞，曾文广，刘强，王建云，肖雯雯，吴佳容，石锋，孙海礁，赵元，凌革，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，
类型：发明
国别省市：