【摘 要】
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对于碳酸盐岩资源的开采,目前塔河油田和顺北油田常采用裸眼完井+酸化压裂及油管支撑+酸化压裂两种工艺。但是由于较高的地层温度、地层水化和高孔隙压力作用等因素使得碳酸盐岩储层遭到破坏,同时由于在酸化压裂过程中容易形成高角度的裂缝导致井壁在完井过程中容易坍塌,这给实际工程的施工带来了较大的困难,增加了施工和修井成本。本文主要研究制备具有一定的强度、耐蚀性和暂堵性的支撑油管,该油管在作业初期能起着支撑井壁
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对于碳酸盐岩资源的开采,目前塔河油田和顺北油田常采用裸眼完井+酸化压裂及油管支撑+酸化压裂两种工艺。但是由于较高的地层温度、地层水化和高孔隙压力作用等因素使得碳酸盐岩储层遭到破坏,同时由于在酸化压裂过程中容易形成高角度的裂缝导致井壁在完井过程中容易坍塌,这给实际工程的施工带来了较大的困难,增加了施工和修井成本。本文主要研究制备具有一定的强度、耐蚀性和暂堵性的支撑油管,该油管在作业初期能起着支撑井壁防坍塌的作用,在作业后期可以根据施工要求被侧钻或溶解。由于传统油管为碳钢材料,其硬度较高及可钻性较差,这给支撑油管的后期钻削带来了极大的困难,因此需要后期侧钻时容易被钻削或溶解的暂堵油管来代替碳钢油管。因此,研究制备新型耐蚀可钻暂堵油管可防止在开采碳酸盐岩储层资源中井壁坍塌,节约了维修成本和施工时间,研究及制备该暂堵油管对钻井行业具有重要的工程意义。本文主要工作和成果如下所示:(1)通过ISO 10400-2918计算得到了室温(25℃)和150℃温度下外径分别为100mm(共三组)、115mm(共三组)和130mm(共三组)的6061铝合金油管的尺寸规格和理论抗内外压强度,筛选出了满足实际应用要求的油管尺寸。然后在内外压均为40 MPa、拉力40吨和温度为150℃时对三种外径的油管进行强度校核,并对成品油管进行强度测试,结果均满足工程应用要求。(2)对6061-T6铝合金基体进行微观组织分析发现第二相在铝合金基体间分布较为均匀,铝合金中颗粒状相为Mg2Si,长条状相为Al8Fe2Si,较少的三角形状相为单质Si,晶界处有少量SiO2相。在20%盐酸溶液中耐蚀性研究表明,随着浸泡温度的增加,铝合金基材的腐蚀速率先增加后降低,铝合金基材在60℃时腐蚀速率达到最大为12642.75g/m2.h;随浸泡时间的增加,铝合金基材的腐蚀速率在30℃下变化较小,在60℃和90℃溶解速度增加较明显;铝合金基体在盐酸溶液中反应较剧烈,腐蚀后具有黑色的粗糙表面。在高氯离子溶液中耐蚀性研究表明,随浸泡温度的增加,铝合金基材的腐蚀速率缓慢增加,在150℃的温度下腐蚀速率达到最大为1.1547g/m2·h,在60℃时腐蚀速率最小为0.0622g/m2·h;随着浸泡时间的增加,铝合金基体在氯离子溶液中的腐蚀速率先增加后降低再增加,在60℃、90℃和120℃时主要发生点蚀,在150℃主要发生全面腐蚀和部分点蚀;铝合金基体在氯离子溶液中腐蚀后表面有白色和黑色的腐蚀产物。(3)通过对F1和F2氟树脂涂层耐蚀性进行评价,结果表明在20%的盐酸溶液中,F1和F2涂层均具有吸水性且吸水率随浸泡时间的增加而增加,F1涂层耐酸4h未发生鼓包、脱落等现象,阻抗谱结果显示F1涂层较基材具有较大的容抗弧半径,低频处阻抗值为1010(Ω·cm2),表明F1涂层在盐酸溶液中对基材起到了较好的防护作用,F1涂层能满足实际工况需求;而F2涂层中只有1mm厚度的涂层能基本满足工况要求。在高氯离子溶液中结果表明,随温度的增加,F1涂层无明显开裂、剥落等现象,涂层阻抗谱为具有一个时间常数的单容抗弧,容抗弧半径大于基材容抗弧半径,在低频处的阻抗值为1010(Ω·cm2),说明F1涂层在氯离子溶液中具有较好的耐蚀性,能满足工况需求;F2涂层中未经酸浸蚀的样具有较好的耐氯离子腐蚀性,经酸浸蚀12h后(模拟实际工况,先在盐酸溶液中浸泡12h再在氯离子溶液中浸泡)的样在高氯离子溶液中出现开裂和鼓包现象,甚至在浸泡第5天后涂层大面积脱落,因此F2涂层不能满足工况需求,应不予考虑。(4)通过对F1涂层与铝合金基体之间的结合力进行评价,结果表明F1涂层具有较好的耐冲击性能、抗开裂性能和附着力,附着力评定为1级。F1涂层耐磨损性能测试结果表明滑动磨损速度为67μm/h,冲击磨损结果表明F1涂层冲击848次后至涂层完全脱落。通过钻削实验和溶解实验,证明了 F1涂层可以被破坏,符合工程实际应用要求。溶解实验表明随着浸泡时间和溶解温度的增加,F1涂层的质量逐渐减少,在葡萄糖浓度一定的情况下,温度越高,溶解速率越大。
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