深层气井管柱腐蚀失效分析与防腐措施的可行性研究

黄显辉

中国石油大庆油田有限责任公司 试油试采分公司（黑龙江 大庆163412）

在勘探开发XS气田过程中，产出气体普遍含有CO2，为提高完井管柱的耐腐蚀性，根据CO2的含量，采用13Cr气密封扣油管及完井工具，但油管的点蚀和应力腐蚀已逐渐成为制约其发展的重大问题之一[1-3]。完井管柱一旦发生腐蚀开裂，就会导致井筒完整性失衡，严重时会完井管柱断裂，造成工程事故，直接影响气井的正常生产，同时带来严重的安全环保风险，造成经济损失[4-5]。因此，深入系统地研究油管在完井液盐水中的点蚀和应力腐蚀开裂问题，找出产生裂纹的主要原因和对策具有十分重要的意义。

1 失效表现形式

2019—2020年XS气田有3口深层气井不锈钢油管在完井压裂前发生腐蚀开裂甚至管柱断裂的情况，导致管柱坐封失败，无法压裂和后续完井投产。特别是XS6-313井、XS8-P2井和XS6-313井表现形式为压裂完井一体化管柱本体脆性断裂，如图1（a）所示，断口参差不齐，未断裂部分本体上有较长的裂纹；XS8-P2井表现形式为接箍部分发生较长裂纹，裂纹较宽部分有金属脱落，如图1（b）所示。发生这种情况有以下几个共性：①管柱在井内浸泡时间较长，XS8-P2井因井场泥泞管柱浸泡22天，XS6-313井因压裂延期导致管柱浸泡7天；②使用氯盐作为工作液；③发生腐蚀位置都在管柱底部，所处温度范围在111～128℃。后期XS115井采取了一定预防措施，采用硝盐作为前期工作液，浸泡时间短（67 h、128℃）但也发生了腐蚀穿孔，如图1（c）所示。

图1 管柱腐蚀形式

通过扫描电镜对油管进行微观分析，点蚀作为裂纹起源，裂纹呈现树枝状或阶梯状次生延展发育，裂纹主要沿晶界扩展，如图2所示。……