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1、钨合金油管在库车山前“三超” 气井的适应性评价研究 石油管工程技术研究院 2012年9月 * 汇 报 内 容 一、研究背景 二、研究结果 三、初步结论 一、研究背景 1 1、选材依据、选材依据 1. 碳钢油管 耐腐蚀性差 2. 超级13Cr、15Cr 价格较贵 耐点蚀性能较差 1 钨合金镀层技术优势 “三超”气井油管管材技术方案 现有技术存在问题 1. 耐蚀性好 2. 价格较耐蚀合金便宜 3. 油田成功应用 一、研究背景 2 2、研究思路、研究思路 上卸扣是否粘扣 气密封气密封性 无镀层油管钨合金镀层油管 满足油管的所有技术 要求，但是耐腐蚀性 能差。 钨合金镀层改变了油 管管体内壁、公扣和
2、母扣螺纹。 点蚀评价耐局部腐蚀 酸化评价模拟酸化过程 腐蚀评价模拟工况 静水压油密封性 汇 报 内 容 一、研究背景 二、研究成果 三、初步结论 试验方案简介试验方案简介 研究内容检测项目试验内容 耐腐蚀性能 点蚀性能评价 GB/T 17897-1999 模拟地层水腐蚀 PCO2= 1.62MPa，Cl-为为1.2105mg/L，5m/s， 160，7天 耐酸化性能评价 鲜鲜酸、残酸 螺纹连接性能 上卸扣试验 4上3卸，最佳扭矩 静水压试验 95MPa保压压30分钟钟 气密性试验 ISO 13679 简简化B系试验试验 根据井口载载荷确定的载载荷包络线计络线计 算载载荷点 (一) 钨合金镀层耐
3、腐蚀性能评价 1 1、镀层宏观形貌、镀层宏观形貌 薄镀层样品厚镀层样品 ElementWeight%Atomic% P 4.609.73 Fe 3.093.62 Ni 70.7678.97 W 21.557.68 2 2、镀层成分分析、镀层成分分析 镀层厚度均匀，表面及截面致密，无明显缺陷。 镀层横截面 镀层表面 基体 镀层 (一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价 基体 3 3、镀层耐点蚀性能、镀层耐点蚀性能 依据标准：GB/T 17897-1999：不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法（6% FeCl3，24h） 第一批镀层样品第二批镀层样品 宏观形貌微观形貌 无镀层13Cr试样对比 无镀层15Cr试样对
4、比 (一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价 4 4、镀层模拟地层水腐蚀、镀层模拟地层水腐蚀 温度 () CO2分压压 MPa PH Cl-含量 mg/L 流速 m/s 试验试验 周期 天 1601.6251.210557 气相（薄、厚） 液相（薄、厚） (一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价 马元泰博士的研究成果对比 (一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价 5 5、镀层耐酸化性能、镀层耐酸化性能 模拟鲜酸：20%HCl+4.5%TG201，90，4h 镀层15Cr HP2-13CrBS-13Cr (一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价 5 5、镀层耐酸化性能、镀层耐酸化性能 (一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价 模拟残酸
5、：PH=1, 140, 12h PH=2, 140, 24h PH=4, 140, 72h PH=1（薄、厚 ） PH=2（薄、厚 ） PH=4（薄、厚 ） (二) 钨合金镀层对螺纹参数的影响 项目 编号 紧密距 （mm） Lc （mm） L4 （mm） 锥度 （ mm/m ） 螺距 （mm） 齿高 （mm） 判定 结果 电镀 前 1-0.6160.8062.00.01-0.03 2-0.3959.8662.5-0.01-0.03 3-0.7060.0163.5-0.01-0.04 4-0.9660.2563.5-0.02-0.02 5-1.0859.1662.5-0.01-0.03 电镀 后
6、 1-0.7460.8663.00-0.04 2-0.5260.0663.0-0.01-0.05 3-0.8660.0664.5-0.02-0.05 4-1.2260.4463.5-0.01-0.04 5-1.2459.1462.0-0.01-0.04 1 1、公扣参数对比、公扣参数对比 项目 编号 紧密距 （mm ） 锥度 （mm/m ） 螺距 （mm ） 齿高 （mm ） 镗孔 直径 （mm） 镗孔 深度 （mm ） 承载面 宽度 （mm ） 接箍 长度 （mm ） 接箍 外径 （mm ） 判定 结果 电 镀 前 1103A-0.30.06250.01-0.0290.708.308.351
7、44.2107.30 B-0.50.06300.01-0.0190.658.308.50 1274A-0.40.06200.010.0190.658.208.20144.4107.40 B-0.30.06200.010.0190.658.208.25 1070A+0.10.06300.010.0190.708.208.30144.3107.60 B+0.10.06300.010.0190.708.208.25 1099A-0.10.06250.01-0.0290.708.208.15144.2107.30 B+0.10.06300.02090.758.308.20 1111A+0.30.063
8、5-0.010.0190.758.308.20144.3107.50 B+0.20.06250.000.0190.758.408.20 电 镀 后 1103A-0.40.06350.02090.608.208.40144.3107.40 B-0.70.06400.020.0190.608.308.50 1274A-0.80.06250.020.01590.608.308.20144.3107.40 B-0.70.06300.020.0290.608.308.20 1070A-0.10.06350.010.0190.708.208.40144.2107.80 B-0.20.06350.010.0
9、190.708.208.40 1099A-0.20.06350.01-0.0190.708.308.20144.4107.40 B-0.20.06400.02-0.0190.708.308.20 1111A+0.10.06300.010.0190.708.408.30144.4107.30 B+0.10.06350.010.0190.708.408.30 (二) 钨合金镀层对螺纹参数的影响 2 2、接箍螺纹参数对比、接箍螺纹参数对比 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 1 1、研究流程简介、研究流程简介 试验步骤条件结果 上卸扣试验 A端4上3卸，前三次最大扭矩，最 后一次最佳扭矩；B端最
10、佳扭矩 未粘扣 气密封试验B系列简化试验 1#试样13步骤发生泄漏，泄漏 压力为77MPa，拉伸载荷为 524KN；2#、3#试样第2步时 发生泄漏 结果分析和试 验方案调整 2#试样剖开检查 镀层无变化；可能是镀层的引 入使最佳扭矩数值发生变化， 进行方案调整 调整后的上卸 扣试验 A端4上3卸， B端1上，均为厂家 给的最大扭矩 未粘扣 调整后的气密 封试验 1#：载荷点根据塔中不同井段的实 际工况确定 ；3#：载荷点根据井 口载荷确定的载荷包络线所确定 未泄漏； 镀层无变化 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 上扣扭矩及上扣要求 试样编试样编 号 上扣端上扣次数 上扣扭矩 （Nm）
11、上扣速度 （rpm） 螺纹纹脂要求 1#3#A端 13次57705-10 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 453405-10 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 B端153405-10 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 1 1、上卸扣实验、上卸扣实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 上扣扭矩及上扣要求 试样编试样编 号 上扣端上扣次数 上扣扭矩 （Nm） 上扣速度 （rpm） 螺纹纹脂要求 1#3#A端 13次57705-10 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 453405-10 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 B端153405-10
12、 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 1 1、上卸扣实验、上卸扣实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 试样编试样编 号上扣端上/卸扣次数上扣扭矩 （Nm） 台肩扭矩 （Nm） 卸扣扭矩 （Nm） 试验结试验结 果 1#B155411661/ A1606621776010未粘扣 2589114265661未粘扣 3594124815591未粘扣 456891159/ 2#B154161340/ A1603320996218未粘扣 2587220766310未粘扣 3590526645826未粘扣 457892232/ 3#B153801372/ A1605625276185未粘扣
13、 2598319245932未粘扣 3621831945845未粘扣 456841809/ (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 依据标准：ISO 13679 简化B系试验 第一象限：内压、拉伸 2 2、气密封实验、气密封实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 加载载步骤骤 加载载步骤骤序号载载荷点框架载载荷（KN）内压压（MPa）保载时间载时间 （min） 11114705 227917760 335309515 44010715 52791775 64010715 735309515 827917715 91114705 1027917715 1135309515 12401076
14、0 1327917760 2 2、气密封实验、气密封实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 三根试样均发生泄漏 试样编试样编 号 泄漏压压力 （MPa） 拉伸载载荷 （KN） 加载载步骤骤 1#7752413 2#38.99662 3#77.87932 2 2、气密封实验、气密封实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 2#试样剖开观察 镀层无变化 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 2#试样剖开观察：密封部位有螺纹脂残留，扭矩不够 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 3 3、调整后的上卸扣实验、调整后的上卸扣实验 试样编号上扣端上扣次数 上扣扭矩 （Nm） 上扣速度 (rp
15、m) 螺纹脂要求 1# A端4577025 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 B端1577025 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 3# A端4577025 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 B端1577025 API高压压螺纹纹脂SHELL TYPE3 实验参数实验参数 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 实验结果实验结果 试样编试样编 号上扣端上/卸扣次数上扣扭矩 （Nm） 台肩扭矩 （Nm） 卸扣扭矩 （Nm） 试验结试验结 果 1# B160521349/ A 1606621776010未粘扣 2589114265661未粘扣 359412481559
16、1未粘扣 462041344/ 3# B159141340/ A 1605625276185未粘扣 2598319245932未粘扣 3621831945845未粘扣 460842191/ 3 3、调整后的上卸扣实验、调整后的上卸扣实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 扭矩扭矩圈数曲线圈数曲线 圈数 扭 矩 01 23 1# A端 扭 矩 圈数01 23 1# B端 圈数01 23 扭 矩 3# A端 圈数01 23 扭 矩 3# B端 3 3、调整后的上卸扣实验、调整后的上卸扣实验 (三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价 宏观形貌宏观形貌 评价结果：上卸扣过程中螺纹未发生粘扣，镀层未出现划痕、脱落等现象
