失效的分析案例举例[37P][928KB].pdfVIP

失效分析案例举例 案例1 油井套管腐蚀 0、背景介绍： 1、套管腐蚀形貌 2、腐蚀产物ＸＲＤ分析 3、油套管材质的金相和非金属夹杂分析 4 、管壁ＳＲＢ分析检测 5、腐蚀试验 6、结论 背景介绍： 中原油田全油田有100多口井套管 腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。 油井套管的最大穿孔速度为0.48ｍｍ年。 1 套管腐蚀形貌 对现场取出损坏的套管进行解剖分析。套管内 壁分布腐蚀坑,管内壁腐蚀面平稳,腐蚀沿管轴纵 向延伸呈马蹄形,其横断面为上宽下窄的梯形深 谷状,管壁穿孔处周边锐利,界面清晰。从总体上 看,套管内壁都附着黑色粘性油污,无明显腐蚀产 物堆积，主要表现为坑蚀穿孔,并有一定的流体 冲刷作用。 2 腐蚀产物ＸＲＤ分析 取套管内壁物质,洗去油污,再用丙酮清洗吹干,进行Ｘ—射线 衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有ＦｅＣＯ和ＣａＣＯ , 3 3 夹杂有ＮａＣｌ和硫酸亚铁等。腐蚀产物的主要成份为碳酸 盐,显示出套管、油管腐蚀与ＣＯ腐蚀有关。 2 3 油套管材质的金相和非金属夹杂分析 采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和元素面 分析。套管钢的纵截面夹杂物形貌及面分析发现, 大量细小球形 暗灰色颗粒为Ａｌ Ｏ, 短条状为ＭｎＳ。材质中夹杂物以Ａｌ 2 3 Ｏ和ＭｎＳ为主, 少量Ａｌ Ｏ、ＴｉＯ2存在。整个材料裂口 2 3 2 3 面上夹杂物多且分散较均匀,夹杂物以Ａｌ Ｏ、ＭｎＳ为主,分 2 3 散均匀,加速了钢材的腐蚀。同时经电子探针元素定量分析表明, 随着向腐蚀坑底的深入,表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在 逐步增大。说明生成的腐蚀产物有铁氧化物、硫化铁、碳酸钙、 碳酸镁等,并随腐蚀深入呈增加趋势。 4 管壁ＳＲＢ分析检测 取下管壁内表面的附着物, 置于100ｍＬ已灭菌处理的8%的 生理盐水中,并使之均匀分散于盐水中,取1ｍＬ此盐水逐渐 -10 稀释至10 级，采用绝迹稀释法测量最大可能菌量。分别在 三种温度下(37℃、50℃和80℃)进行培养，连续观察并记录 结果和现象。实验结果表明，在37℃条件下, ＳＲＢ活性很 差，80℃时没有长出，50℃时最适合该细菌的生长，生长 2 指标为221,菌量大约为3.0 ×104个/ ｃｍ。该细菌已适应了 腐蚀产物膜下的环境,将导致膜下细菌腐蚀,进一步研究表明, 该腐蚀产物膜中还含有少量的短链脂肪酸,该脂肪酸会促进 点蚀的形成和发展,加速腐蚀。 5 腐蚀试验 用油田水样对两种钢(套管钢、油管钢)进行了静态和 动态腐蚀试验,温度50℃下密闭除氧试验时间7天。结 果如表1所示: 动态腐蚀速度远远大于静态腐蚀速度,说明介质、材料 处于相对运动状态时腐蚀更为严重。在动态腐蚀循环 试验装置上进行了不同流速对腐蚀影响的试验。 不同流速对腐蚀影响的试验 随介质流速的增加,腐蚀速度迅速增大,腐蚀速度由静态 2 的0.061 ｇ/ ｍ ·ｈ增加到流速为0.9ｍ/s 时的的0.70 ｇ/ ｍ 2 ·ｈ,腐蚀速度增加了11.5倍, 即使在0.32ｍ/s这样的低流 条件下,腐蚀速度也增加到原来的3倍,说明介质流动能较 大地增加体系的腐蚀。 不同ＣＯ分压下, Ｑ235钢在3% ＮａＣｌ溶液中的腐蚀 2 速度 很明显ＣＯ压力越高,腐蚀越为严重。 2 6 结论 (1)复杂断块油田套管腐蚀失效主要是油井高矿化度产出 水中ＣＯ腐蚀作用的结果。 2 (2)套管的局部腐蚀破裂形态与钢材中夹杂物的局部分布、 流体冲刷密切相关。 (3)综合对腐蚀形态特征的观察判断,腐蚀产物的分析,材 质金相非金属夹杂分析,管壁ＳＲＢ检测分析和腐蚀试