Сравнительный анализ коррозионных характеристик бурильных труб

Коррозия бурильной трубы общая проблема в сверля проектах, и она будет больше и больше серьезной по мере того как сверлить превращается к глубоким/ультра-глубоким скважинам, глубоководным скважинам, и сильно въедливым скважинам. В буровых работах, для удовлетворения потребностей различных процессов бурения, используются системы буровых растворов, такие как рассол и полимеры на основе калия, и содержат различные добавки, которые являются высококоррозионными при высокой температуре и высоком давлении под землей. В настоящее время, главные материалы бурильных труб масл-погашены (репрезентативный стальной тип 36CrNiMo4) и вод-погашенные материалы (репрезентативный стальной тип 4130Х). Благодаря соответствующим процессам термообработки обычные механические свойства вышеуказанных двух типов материалов могут соответствовать различным требованиям API Spec 5DP-2009 «Спецификация продукции бурильных труб» для бурильных труб. Однако, нет никакого систематического сравнительного анализа теста на коррозионную устойчивость вышеуказанных 2 типов материалов. Поскольку агрессивные среды, с которыми сталкиваются бурильные трубы, в основном представляют собой растворенный кислород, CO2 и H2S;

1. Материальный анализ
Химический состав бурильных труб сделан 36CrNiMo4 и 4130H. По сравнению с двумя материалами, 36CrNiMo4 бурильная труба Cr-Ni-Mo легированная, 4130H бурильная труба Cr-Mo легированная, и содержание углерода в 4130H бурильной трубы значительно ниже. Механические свойства и металлографические результаты анализа бурильных труб 36CrNiMo4 и 4130H. И 36CrNiMo4, и 4130H-марки стали S, и их уровни прочности одинаковы.

2. Сравнительный анализ коррозионных характеристик
2,1 Испытание кислородной коррозии
Испытания на электрохимическую коррозию проводились на бурильных трубах 36CrNiMo4 и 4130H и измерялись кривые поляризации динамического потенциала двух материалов в 3,5% растворе NaCl. Кривая поляризации катода круче, чем кривая поляризации анода, а потенциал коррозии близок к равновесному потенциалу анода. Из электрохимической кинетики видно, что коррозия двух материалов в 3,5% растворе NaCl в основном контролируется катодом. Кривая катодной поляризации резко падает с увеличением плотности коррозионного тока. Это связано с тем, что поляризация, вызванная замедлением диффузии кислорода, продолжает увеличиваться, поэтому весь катодный процесс в основном контролируется процессом диффузии кислорода. Ли на комнатной температуре или 60 ° К, тариф корозии кислорода бурильной трубы 4130Х и бурильной трубы 36КрНиМо4 это же. Для дальнейшей проверки бурового раствора, взываемого из нефтяного месторождения, в автоклаве было проведено испытание на кислородную коррозию. Под условием насыщенного кислорода, результаты коррозийного испытания бурильных труб 36CrNiMo4 и 4130H в растворе рассола сверля также показывают что тарифы корозии кислорода 2 материалов это же. Через вышеуказанный сравнительный тест, можно увидеть что растворенная корозия кислорода бурильной трубы корозия деполяризации кислорода. В виду того что корозия бурильной трубы проконтролирована диффузией растворенного кислорода, материал бурильной трубы имеет небольшое влияние на тариф корозии.
2.2CO2 коррозийное испытание
Испытание на коррозию CO2 было проведено на бурильных трубах из материалов 36CrNiMo4 и 4130H для определения скорости коррозии CO2 двух материалов в различных средах окружающей среды. Коэффициент раствора для испытания на коррозию CO2. Под условием насыщенного СО2, условий испытания корозии СО2 и результатов испытаний бурильных труб 36CrNiMo4 и 4130H, И морфология коррозии бурильных труб 36CrNiMo4 и 4130H в растворе 1 и растворе 2. Таблица 6 Условия испытаний на коррозию CO2 и результаты испытаний бурильных труб 36CrNiMo4 и 4130H Таблица 5 Соотношение раствора на коррозию CO2 мг/л: используется ли раствор 1 или раствор 2 для испытания на коррозию CO2, Скорость коррозии CO2 36CrNiMo4 бурильной трубы ниже, чем у 4130H. Среди них, в коррозионной среде раствора 1, скорость коррозии 36CrNiMo4 бурильной трубы на 27,4% ниже, чем у 4130H; в коррозионной среде раствора 2 скорость коррозии 36CrNiMo4 на 12,1% ниже, чем у 4130H. К тому же, в различных окружающих средах корозии, тариф корозии бурильной трубы 36CrNiMo4 в решении 2 49,1% более высоко чем это в решении 1, И тариф корозии бурильной трубы 4130Х в решении 2 23,3% более высоко чем это в решении 1. Можно видеть, что, хотя содержание коррозионно-стойких легирующих элементов, таких как Ni и Mo, в 36CrNiMo4 значительно выше, чем в 4130H, что приводит к различиям в коррозионной стойкости CO2 различных материалов, Это все еще не так велико, как воздействие окружающей среды.
2,3 Испытание коррозии под напряжением сульфида
Используя метод постоянной нагрузки, бурильные трубы 36CrNiMo4 и 4130H были испытаны для сопротивления коррозии в напряженном состоянии (SSC) сульфида в решении A NACETM0177-2005 «метода лабораторных испытаний для сопротивления металла к растрескиванию в напряженном состоянии сульфида и коррозии в напряженном состоянии в окружающей среде H2S». Результаты теста сопротивления SSC бурильных труб 36CrNiMo4 и 4130H. Бурильные трубы сделанные обоих материалов сломали в очень коротком времени должном к их высокопрочному, и не соответствующие для пользы в серосодержащих окружающих средах; однако, по сравнению, сопротивление ССК бурильной трубы 36КрНиМо4 значительно ниже чем это из материала 4130 Х, и по мере уменьшения уровня стресса нагрузки, Превосходство сопротивления SSC бурильной трубы 4130H будет больше и больше очевидным. Когда стресс нагрузки 80% СМИС, время трещиноватости бурильной трубы 4130 Х около 1,9 раз это из материала 36КрНиМо4; когда стресс загрузки 60% СМИС, время трещиноватости бурильной трубы 4130 Х около 5,0 раз это из материала 36КрНиМо4. Исследования показали, что коррозия стали в водных растворах, содержащих H2S, относится к водородной коррозии под напряжением растрескивания, которая вызвана водородом, выделяемым в результате катодной реакции, поступающей в сталь и обогащающей определенные ключевые части. Когда w(Ni)≦ 2% и твердость 22>HRC, причина, по которой сопротивление SSC никелсодержащей стали ниже, чем у безникелевой стали, заключается в том, что перенапряжение водорода никелсодержащей стали низкое, что способствует выделению катода водорода, вызывая попадание большего количества водорода в сталь, увеличивая концентрацию диффузионного водорода в стали, И таким образом причиняя сопротивление ССК стали уменьшить.

3. Заключение
(1) Тарифы корозии кислорода 36CrNiMo4 и 4130H эти же.
(2) коррозионная устойчивость СО2 бурильной трубы 36CrNiMo4 лучшая чем это из 4130H.
(3) коррозионная устойчивость стресса сульфида бурильной трубы 36CrNiMo4 значительно ниже чем это из 4130H.