CO2驱油用P110油管应力腐蚀开裂失效
2014-12-13 13:46:31
作者：本网整理来源：
CO2驱驱油采油技术能有效降低CO2排放，某油田的 CO2驱注井于2008年4月30日开始注气，2009年10月24日发生了P110油管在井下约500m处的腐蚀开裂事故，导致数口油井报废，损失在亿元以上。该油田所用油管规格Φ73mm、壁厚5.5mm.油管输送介质为液态CO2（含微量水分），外部（环空内）为添加缓蚀剂的水。注气井口靠油管悬重连接，无额外应力。井深约2400米，地面到井底油管总重力约220KN。
断口的宏观形貌
管壁外表面树枝状裂纹
裂纹截面形貌
管壁纵截面金相组织 箭头所示为夹杂物颗粒
断口上纵向裂纹断面
纵向裂纹不同部位的微观形貌特征
纵向裂纹尖端疲劳裂纹区和脆性断裂区分界线
裂纹尖端显微形貌
拉伸试样断口宏观形貌对比
拉伸试样断口的陈旧裂纹
断口附近管壁内外表面腐蚀形貌观察
裂纹尖端腐蚀产物EDS能谱分析的位置
结论：
油管材质的平均化学成分、力学性能均能达到API Spec 5CT标准（第8版）的要求；其金相组织为正常的低碳马氏体组织，夹杂物为球形，尺寸小。油管材料不存在质量问题。
油管失效由管壁外表面的多裂纹引起的，从裂纹断口的宏观和微观形貌判断这些裂纹的具有应力腐蚀裂纹的特征。
对失效油管的受力条件、环境腐蚀性、材质性能和管壁内外表面的腐蚀产物的分析表明，油管具备发生应力腐蚀的所有条件，敏感介质为含CO2、Cl-、SO42-及少量S2-（H2S）的偏酸性的高压低温水溶液。
断裂力学计算表明，单纯的机械作用难以导致油管断裂，油管具有较高的应力腐蚀敏感性导致了应力腐蚀裂纹的产生、扩展直至断裂。
分析结果表明，该油管断裂不是偶然事件，失效管体上普遍存在外部裂纹。根据油管的服役条件判断，这种裂纹可能在一定深度的井下管体上普遍发生，因此建议对类似服役条件的油管进行进一步抽样检测。
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《石油工业环境典型应力腐蚀--案例与开裂机理》
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李晓刚 刘智勇 杜翠薇 董超芳 肖葵 程学群 著
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