高強度HY級抽油桿在含硫工況下的環境敏感斷裂評價

陳昂,于會永,田剛,李皓,張海鑫,曾德智

(1.中國石油新疆油田公司工程技術研究院,新疆 克拉瑪依 834000;2.西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實室,四川 成都 610500;3.安科工程技術研究院(北京)有限公司,北京 100089)

0 引言

抽油桿與井筒中含H2S產出液長期接觸,會發生氫損傷[1-2],從而導致敏感性斷裂.新疆油田某區塊采出井最初不含H2S,但各種提高采收率措施的實施導致采出井出現H2S,引起抽油桿斷裂.2013-2015年,新疆油田因H2S腐蝕造成抽油桿斷裂121次[3].近年來,隨著油氣開采逐漸向深井、超深井方向邁進[4],普通抽油桿的強度已經不能滿足要求,必須使用高強度抽油桿.但是高強度鋼具有較高的環境敏感性,因此研究高強度抽油桿在含硫環境中的敏感性具有重要意義.

目前,國內外對H2S引起的金屬材料SSC(硫化物應力開裂)問題的研究較為廣泛.Tsai等[5]發現,鋼在H2S溶液中,會引發H原子產生,H原子能夠加速鋼的陽極溶解,增加SSC的敏感性;Gelder等[6]采用慢應變速率拉伸(SSRT)實驗,探究了不銹鋼在H2S/CO2及含Cl-環境中SSC的敏感性;郝文魁等[7]采用電化學技術研究了35CrMo鋼在H2S溶液中的腐蝕情況,并采用SSRT實驗研究了該材料在H2S溶液中的SSC行為與機理;曾德智等[8]采用示波沖擊的方法,測試了高強度套管鋼的動態斷裂韌性指數,快速評價了H2S對材料的氫損傷程度.樊松等[9]研究了H級抽油桿許用應力的計算及疲勞壽命的預測方法;尹慧博等[10]針對尾管頂部封隔器在高溫高壓高酸性油氣井環境中易腐蝕失效,甚至……