某生產井定位密封穿孔失效原因分析

某油田生產井于2015 年12 月25 日投產， 生產層位： E2s3U III 油組， 射開純油層18.1 m， 分為3 個防砂段。 油層中部垂深2 194.65 m。 該井完井井深2 420 m， 完鉆垂深2 284.32 m， 補心海拔高度34.1 m， 油補距16.01 m， 最大井斜31.44°。該井CO

含量0.80%， 分壓0.6～0.8 MPa, 管徑內流壓為11.17 MPa， 流量為294 m

/d， 定位密封處溫度約90 ℃， 采出液含水率85%， 且含有一定泥砂。

該生產井目前井下生產管柱類型為Y 型電泵分采管柱， 井下有泵工況測壓裝置， 下入垂深1 841.66 m。 2019 年3 月10 日至18 日實施連續油管卡水作業， 作業前后日產液、 含水率變化不大。 2020 年3 月25 日至30 日進行產出剖面測試，第三防砂段（E2s3U 層位III 油組3 小層） 為主要產出層， 其他兩個防砂段無產出。 2021 年4 月，由于第三層含水較高， 進行動管柱換層卡水作業，在起出管柱過程中發現位于井下深度2 284.6 m 的定位密封有一處穿孔， 且該定位密封以下油管發生斷裂失效。

不僅如此，支股或條目的內容可以隨意變更或增刪，使傳統小學數學的穩定結構被一個脆弱的不穩定結構所取代；給課程標準的制定者提供了很大的空間與自由度，以進行所謂的‘創新’，從而設計出了諸多不同版本的‘發現式數學’.

為尋找該井定位密封處發生穿孔的原因， 通過宏觀分析、 材料分析、 腐蝕產物分析、 微區形貌分析等方法對其進行綜合研究， 分析失效原因，為避免后續管柱發生類似問題提供參考。

1 宏觀分析及測量

本次取回的失效件包括定位密封以上相連接的短節、 定位密封、 定位密封以下相連接的一 段Φ73 mm 油 管， 編 號 依 次 為1

、 2

、 3

，其中2

定位密封是由3 段圓柱筒體螺紋連接而成， 從上至下依次編號為a、 b、 c 部位， 整體連接結構如圖1 所示， 經調研了解內部介質流動方向為3

至1

。

在新課改不斷深入的情況下，高中音樂教學也面臨著較大的考驗，在高中音樂教學的過程中進行創新是必然的趨勢。因此對高中音樂教師提出了較高的要求，要求他們不僅要提高自身的教學水平，還需要采取各種方法來引導學生對音樂的興趣，激發學生主動學習的習慣。高中音樂教學需要以時代發展為背景，結合音樂教學的特點，運用新型的創新理念和方法等，來進行個性化的音樂教學。綜合可知，在新課改形勢下對，對高中音樂教學的創新路徑進行研究，具有非常重要的理論和現實意義。

而定位密封a、 b、 c 部位材質分別為1Cr、1Cr、 13Cr 材質等級， 存在差異， 由于13Cr 材質硬度大于1Cr 材質， 13Cr 與1Cr 材質不一就會存在電位差， 且13Cr 的電位更負更耐腐蝕， 當兩種材質處于同一種環境介質時， 在13Cr 與1Cr 之間可能會發生電偶腐蝕， 且1Cr 材質優先發生腐蝕；在含有固體顆粒的環境下， 硬度低且電位相對較高1Cr 材質優先發生沖刷腐蝕。 隨著液體流速變緩， 造成某些固體顆粒在下游區域聚集， 進而在定位密封下游引起腐蝕穿孔。

對失效件進行整體縱向解剖， 觀察其內壁形貌特征， 3

油管內壁整體沖刷腐蝕特征

明顯，呈溝槽狀沖刷的形貌， 軸向有明顯的臺階狀， 油管壁厚整體減薄嚴重， 對剩余壁厚檢測， 最小壁厚值僅為2.94 mm， 如圖4 所示， 推測油管斷裂主要是由于油管壁厚減薄， 大大降低其橫截面的承載力， 起管柱作業時， 在受到超過油管所能承受的拉應力作用時， 造成斷裂失效。

采用ZEISS Observer A1m 金相顯微鏡分別對失效件各部位進行金相分析， 結果見表3?？梢?

短節金相組織為鐵素體+珠光體； 定位密封a、 b、 c 部位依次為回火索氏體、 回火索氏體、 回火馬氏體， 3

油管組織為回火索氏體， 金相組織如圖8 所示。 另外， 以上試樣未發現明顯非金屬夾雜物。

通過宏觀形貌分析可知， 定位密封內部具有溝槽狀形貌， 而穿孔點附近內壁比較光滑，穿孔點呈 “火山坑” 腐蝕形貌。 通過工況信息可知， 該井含有一定量的CO

， 且介質為含水率85%油水混合物， 同時環境介質中含有一定量泥砂， 而定位密封穿孔處內壁的一些腐蝕產物為FeCO

， 腐蝕產物FeCO

的形成與井內發生的CO

腐蝕有關， 而穿孔處附近能譜顯示含有高含量的Si， 推測為泥砂類SiO

。 通過定位密封附近結構可見， 流體在此處由于變徑發生流速變化， 當流體在油管中經過結構突變部位時會形成紊流， 導致對管壁的剪切應力提高，從而產生沖刷腐蝕。 綜合宏觀形貌、 介質環境、 腐蝕產物、 結構位置等信息， 符合沖刷腐蝕的特點。

從外壁宏觀形貌分析看， 1

、 2

、 3

外壁表面均未發現明顯的附著物， 穿孔位置位于定位密封b部位， 穿孔點呈不規則形狀， 如圖2 所示， 除穿孔位置外， 其余部位外壁均未發現明顯的腐蝕坑

。3

定位密封以下第一根油管發生斷裂， 斷口平齊且未發現明顯的塑性變形特征， 如圖3 所示。

2 理化性能和顯微組織分析

2.1 化學成分分析

采用SPECTROLABLAVM11 直讀光譜儀對失效件各部位的化學成分進行分析， 結果見表1， 結果顯示， 1

短節、 3

油管化學成分均滿足API SPEC 5CT 標準對N80 的要求， 而2

定位密封a、b、 c 部位材質分別為1Cr、 1Cr、 13Cr 材質。

2.2 洛氏硬度檢測分析

采用R574 洛氏硬度試驗機對失效件進行硬度試驗， 由于3

油管內壁減薄嚴重， 壁厚不足以測試洛氏硬度， 故只針對2

定位密封與1

短節開展硬度測試， 檢測位置如圖7 所示， 試驗結果見表2。 檢測結果顯示， 定位密封c 部位的硬度明顯高于定位密封a、 b 部位與1

短節。

2.3 金相分析

2

定位密封內壁形貌如圖5 所示， 其中b 部位穿孔位置附近呈縱向溝槽形貌， 其壁厚減薄嚴重， 減薄區域與周圍存在明顯的臺階狀。 穿孔點位于溝槽尖角的位置， 穿孔邊沿比較光滑， 穿孔點呈“火山坑” 腐蝕形貌， 同時結合液體流向與內壁形貌特點， 具有沖刷腐蝕的形貌特點。 沖刷起點為c 部位與b 部位的螺紋連接處， 沖刷貫穿整個b 部位并擴展至a 部位， 而c 部位未發現明顯的沖刷特征， 內壁完好平整； 進一步觀察穿孔位置的對面一側， a、 b、 c 部位均未發現明顯的沖刷痕跡。

4.2 插秧作業路線科學選擇插秧作業路線、合理安排裝秧地點，可提高插秧作業效率。主要有2種作業路線。第1種∶插秧時，先在田埂周圍留下1排即4行寬的余地。插秧機從田塊的左側下田插第1排。然后緊靠第1排，插第2排，依次進行。最后沿田埂四周插完留下的一排，插秧機再出田。第2種∶第1排直接靠田埂左側下田插秧，田頭兩邊留2排即8行寬的余地，然后一排緊靠一排插秧，當插到田的右側時，留1排4行寬的余地，再把田頭2排8行插完，再插田的右側留下的一排，插秧機再出田。

3 腐蝕行為分析

3.1 腐蝕產物分析

分別選取2

定位密封、 3

油管內壁附著物進行成分分析。 對試樣采用石油醚、 酒精溶解除油、過濾、 干燥處理后進行XRD 測試， 掃描角度3°～80°， 采樣步寬為0.02， 波長λ=1.540 56 nm， 分析結果如圖9 所示。 不同部位內壁附著物XRD 分 析 結 果 表 明， 2

定 位 密 封、 3

油 管 內壁附著物主要為SiO

及硅鋁酸鹽類物質， 其來源應為地層中返砂所致， 內壁腐蝕產物主要為FeCO

。

依據新奧法原理來設計營爾嶺隧道豎井的施工與襯砌支護，即充分發揮豎井圍巖的自穩能力，輔以錨桿和噴射混凝土等支護手段。豎井井口段采用明挖法，設置鎖扣圈，井身段的復合式襯砌參數依據現場踏勘的圍巖情況、水文地質條件以及埋置深度來靈活確定。

3.2 穿孔處形貌分析

分別對平滑部位與表面附著物進行微區化學成分分析， 結果表明， 平滑部位主要元素為Fe、C、 O， 而表面附著物主要元素檢測結果除Fe、C、 O 外， Si 元素含量較高。

對2

定位密封穿孔位置內壁進行清洗， 清洗液為5%鹽酸溶液+六次甲基四胺， 其微觀形貌如圖10 所示。 從圖中可以看出， 內壁存在沖刷弧狀的形貌特征， 表面整體較平滑， 部分位置存在一些附著物， 如圖10 （a） 所示； 對平滑部位進一步放大觀察， 表面呈現拋物線漩渦狀的形貌特征， 如圖10 （b） 所示， 即沖刷后留下的痕跡； 另對孔的邊沿比較平緩減薄區域進行微觀形貌觀察， 發現存在線性的溝壑狀形貌，此溝壑方向與液體流動方向一致， 如圖10 （c）所示。

3.3 腐蝕原因分析

1

短節內壁同樣呈現線性的溝壑狀， 具有沖刷腐蝕的特征

， 其形貌如圖6 所示， 內壁腐蝕坑內存在較少的附著物

， 與2

位置與3

位置比較， 其腐蝕程度相對較輕。

預裂孔：線裝藥密度：加強段 263g/m、正常段 130g/m，底部裝藥量 1.8kg，單孔裝藥量 3.4kg。

綜上所述， 在服役過程中， 含砂采出液經油管進入定位密封內部后， 介質集中對定位密封底部形成沖刷， 由于13Cr 材質耐磨性、 耐蝕性均優于1Cr 材質， 最終在電化學腐蝕和機械沖刷作用下易造成1Cr 材質腐蝕穿孔。

4 結論及建議

（1） 短節與油管的化學成分檢測結果均滿足API SPEC 5CT 標準對N80 的要求， 而定位密封各部位材質不一致， 分別為1Cr、 13Cr 材質，且13Cr 材質硬度較高。

（2） 含砂采出液經油管進入定位密封內部后， 受擴徑流速影響， 介質對定位密封管壁的剪切應力提高， 形成沖刷， 由于13Cr 材質耐磨性、耐蝕性均優于1Cr 材質， 導致1Cr 材質沖刷腐蝕嚴重， 同時介質中含有一定量的腐蝕性氣體， 最終導致定位密封穿孔。

（3） 建議嚴格控制管柱各部位材料質量， 對入庫的管柱原材料進行抽檢， 確保其工藝質量達到相關設計要求。

（4） 建議改進防砂技術以提升防砂效果， 控制采出液中含砂量。

在早發現、早治療的前提下，單純的細菌性下痢治愈率較高，如果治療太晚，仔豬很可能因為脫水或繼發感染而死亡。

（5） 控制采出液中CO

含量， 可采用化學藥劑等控制采出液中腐蝕性氣體含量。

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