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1、深井超深井鉆井完井技術西南石油大學油氣井工程研究所提綱一、深井超深井鉆井技術發(fā)展現(xiàn)狀二、深井超深井井身結構三、深井超深井提速鉆井技術四、深井超深井井斜控制技術五、深井超深井壓力控制技術六、深井超深井鉆井復雜事故預防技術七、深井超深井固井技術2隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多鉆采條件苛刻的高溫高壓深井、超深井等，并遇到酸性介質環(huán)境，如H2S、CO2、Cl-及水。這些腐蝕介質有時單獨存在，有時混合存在，對套管使用性能如連接強度、抗擠、耐腐蝕及密封性等提出了高要求。API套管在這些方面的不足已漸漸暴露出來，難以適應石油工業(yè)的發(fā)展。七、深井超深井固
2、井技術1、深井套管柱設計管材選擇3石油套管的選擇一般遵循安全性和經(jīng)濟性兩個主要原則。對于深井、超深井套管選擇也不例外。要做到這兩點:一是必須清楚所選擇套管使用的井況條件和設計要求；二是必須清楚所選擇套管(API和非API套管)的使用性能和使用條件。七、深井超深井固井技術4（1）腐蝕環(huán)境與套管柱設計石油套管腐蝕主要是金屬腐蝕與金屬開裂，它是套管金屬材料和它所處的環(huán)境介質之間發(fā)生化學或電化學作用而引起的金屬損失或應力腐蝕破壞，也包括上述因素與機械因素或其它因素共同作用的結果。套管在井內(nèi)常見的腐蝕介質有：硫化物（如H2S）、二氧化碳（CO2）、氯化
3、物（Cl-），近年來還發(fā)現(xiàn)有微生物細菌腐蝕。七、深井超深井固井技術5主要的腐蝕形式有：硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)和氫脆CO2腐蝕氯化物應力腐蝕開裂(SCC)點腐蝕細菌腐蝕尤其以前三者最為常見。環(huán)境因素包括腐蝕介質、溫度、地層巖性、鉆井液等對套管性能或強度的影響，在管柱設計時需要考慮，如溫度對螺紋密封性的影響，高溫使鉆井液中可能產(chǎn)生腐蝕介質等問題。七、深井超深井固井技術6任何腐蝕發(fā)生，它不僅和腐蝕介質的類型、濃度等性質相關，還與環(huán)境的溫度、壓力、PH值相關。對于套管腐蝕，它是金屬材料、環(huán)境條件及使用條件共同作用的結果，只有同時滿足發(fā)生腐蝕的
4、臨界條件才可能形成腐蝕。并非所有遇到腐蝕介質的油、氣井都必須選用耐腐蝕套管，而應根據(jù)井內(nèi)具體情況區(qū)別對待。如果可借助加緩蝕劑等化學方法可防止，就無須采用耐腐蝕套管。如果非用不可還應注意以下幾個問題。七、深井超深井固井技術7影響硫化物應力腐蝕(SSCC)有冶金、力學和介質環(huán)境三個方面的諸多因素。如發(fā)生硫化物應力腐蝕開裂的臨界應力除與材料強度有關外，還與H2S的分壓和溫度應力狀態(tài)密切相關。就SSCC臨界應力與H2S分壓的關系而言，一般認為，當H2S分壓≥0.0035大氣壓，則有必要考慮SSCC問題。而且不論哪個鋼種，臨界應力隨H2S分壓的升高而降
5、低，且鋼級越高，臨界應力越低。鋼的硬度對SSCC也有較大的影響，當HRC≥22時，臨界應力下降較快。七、深井超深井固井技術8硫化物產(chǎn)生氫脆與溫度也有較大的關系，三種試驗研究得出氫脆概率與溫度的關系，主要用碳素鋼(C-Mn系列)試驗所得。雖然結果有一定的差別，但大多數(shù)認為20°～80°，則氫脆100％發(fā)生。另外公認的結論是：水在固態(tài)（冰）或汽態(tài)時不會發(fā)生。鉆井液的PH值對對硫化氫的腐蝕有抑制作用，PH值越高作用越強，但在研究H2S對鉆井液PH值的影響方面，人們只做了有限的工作。七、深井超深井固井技術9CO2腐蝕在常溫常壓下較弱；CO2溶解于水才
6、具有腐蝕性，干燥的CO2對套管不會產(chǎn)生腐蝕作用。溫度對CO2腐蝕速率有較大的影響，從過去研究的溫度與CO2腐蝕速率的關系可以得出：溫度對碳鋼的腐蝕速率影響較大，當＜100℃時，隨溫度升高使CO2腐蝕速率急劇增加，超過100℃后又急劇下降，大于150℃后處于最低水平保持相對穩(wěn)定。隨著Cr含量的提高，溫度效應減弱，當Cr＞13％后，腐蝕速處于相對較低的水平。另外CO2分壓為3atm時，溫度在50～120℃之間，碳鋼具有較高的腐蝕速率(6mm/y)以上。七、深井超深井固井技術10另一問題是高鉻鋼對硫化物應力腐蝕和氯化物腐蝕有較高的敏感性，在CO2、
7、H2S和Cl-共存的環(huán)境里，不能使用高鉻(Cr)鋼。對于CO2腐蝕，選用高Cr鋼套管雖然可降低腐蝕速率，但腐蝕仍存在，如即使0.5mm/y的腐蝕速率，長時間（如10年）套管壁厚減薄也較大（約5mm），這在管柱設計中也要考慮。七、深井超深井固井技術11目前套管性能數(shù)據(jù)均是按室溫材料屈服強度確定的，當井底溫度不高時，按這些性能校核套管強度基本沒問題。對高溫超深井（＞6000m），當?shù)販靥荻龋?.025℃／m時，則必須考慮溫度對管子實際強度的影響。從材料學的試驗可知，溫度對屈服強度有影響，如溫度達到150℃時，有的鋼級屈服強度降低達12.50％。這
8、要求在井內(nèi)溫度較高時，管柱設計要考慮這一因素，附加一定的安全系數(shù)。此外，溫度對螺紋密封性也有較大的影響。七、深井超深井固井技術12總體上講，經(jīng)過淬火回火獲得100％
