钨合金镀层油管在库车山前的适用性评价研究

1、2021/11/32021/11/3一、研究背景一、研究背景二、研究结果二、研究结果三、初步结论三、初步结论1. 1. 碳钢油管碳钢油管 耐腐蚀性差耐腐蚀性差2. 2. 超级超级13Cr13Cr、15Cr15Cr 价格较贵价格较贵 耐点蚀性能较差耐点蚀性能较差1钨合金镀层技术优势钨合金镀层技术优势“三超三超”气井油管管材技术方案气井油管管材技术方案现有技术存在问题现有技术存在问题1. 1. 耐蚀性好耐蚀性好2. 2. 价格较耐蚀合金便宜价格较耐蚀合金便宜 3.3. 油田成功应用油田成功应用上卸扣上卸扣是否粘扣是否粘扣气密封气密封气密封性气密封性无镀层油管无镀层油管钨合金镀层油管钨合金镀层油管满

2、足油管的所有技术满足油管的所有技术要求，但是要求，但是耐腐蚀性耐腐蚀性能差能差。钨合金镀层钨合金镀层改变了改变了油油管管管体内壁管体内壁、公扣和公扣和母扣螺纹母扣螺纹。点蚀评价点蚀评价耐局部腐蚀耐局部腐蚀酸化评价酸化评价模拟酸化过程模拟酸化过程腐蚀评价腐蚀评价模拟工况模拟工况静水压静水压油油密封性密封性一、研究背景一、研究背景二、研究成果二、研究成果三、初步结论三、初步结论研究内容研究内容检测项目检测项目试验内容试验内容耐腐蚀性能耐腐蚀性能点蚀性能评价点蚀性能评价GB/T 17897-1999模拟地层水腐蚀模拟地层水腐蚀PCO2= 1.62MPa，Cl-为为1.2105mg/L，5m/s，16

3、0，7天天耐酸化性能评价耐酸化性能评价鲜酸、残酸鲜酸、残酸螺纹连接性能螺纹连接性能上卸扣试验上卸扣试验4上上3卸，最佳扭矩卸，最佳扭矩静水压试验静水压试验95MPa保压保压30分钟分钟气密性试验气密性试验ISO 13679 简化简化B系试验系试验根据井口载荷确定的载荷包络线计算载荷点根据井口载荷确定的载荷包络线计算载荷点 (一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价薄镀层样品薄镀层样品厚镀层样品厚镀层样品ElementWeight%Atomic%P 4.609.73Fe 3.093.62Ni 70.7678.97W 21.557.68镀层厚度均匀，表面及截面致密，无明显缺陷。镀层

4、厚度均匀，表面及截面致密，无明显缺陷。镀层横截面 镀层表面基体镀层(一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价基体依据标准：依据标准：GB/T 17897-1999GB/T 17897-1999：不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法（：不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法（6% FeCl6% FeCl3 3，24h24h）第一批镀层样品第二批镀层样品宏观形貌宏观形貌微观形貌微观形貌无镀层无镀层13Cr试样对比试样对比无镀层无镀层15Cr试样对比试样对比(一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价温度温度()CO2分压分压MPaPHCl-含量含量mg/L流速流速m/s试验周期试验周期

5、天天1601.6251.210557气相气相（薄、厚）（薄、厚）液相液相（薄、厚）（薄、厚）(一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价马元泰博士的研究成果对比马元泰博士的研究成果对比(一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价模拟鲜酸模拟鲜酸：20%HCl+4.5%TG20120%HCl+4.5%TG201，9090，4h4h镀层镀层15Cr15CrHP2-13CrHP2-13CrBS-13CrBS-13Cr(一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价(一一) 钨合金镀层耐腐蚀性能评价钨合金镀层耐腐蚀性能评价模拟残酸模拟残酸：PH=1, 140, 1

6、2hPH=1, 140, 12h PH=2, 140, 24hPH=2, 140, 24h PH=4, 140, 72h PH=4, 140, 72hPH=1PH=1（薄、厚）（薄、厚）PH=2PH=2（薄、厚）（薄、厚）PH=4PH=4（薄、厚）（薄、厚）(二二) 钨合金镀层对螺纹参数的影响钨合金镀层对螺纹参数的影响 项目编号紧密距（mm）Lc（mm）L4（mm）锥度（mm/m）螺距（mm）齿高（mm）判定结果电镀前1-0.6160.8062.00.01-0.032-0.3959.8662.5-0.01-0.033-0.7060.0163.5-0.01-0.044-0.9660.2563.5

7、-0.02-0.025-1.0859.1662.5-0.01-0.03电镀后1-0.7460.8663.00-0.042-0.5260.0663.0-0.01-0.053-0.8660.0664.5-0.02-0.054-1.2260.4463.5-0.01-0.045-1.2459.1462.0-0.01-0.04 项目编号紧密距（mm）锥度（mm/m）螺距（mm）齿高（mm）镗孔直径（mm）镗孔深度（mm）承载面宽度（mm）接箍长度（mm）接箍外径（mm）判定结果电镀前1103A-0.30.06250.01-0.0290.708.308.35144.2107.30B-0.50.06300.

8、01-0.0190.658.308.501274A-0.40.06200.010.0190.658.208.20144.4107.40B-0.30.06200.010.0190.658.208.251070A+0.10.06300.010.0190.708.208.30144.3107.60B+0.10.06300.010.0190.708.208.251099A-0.10.06250.01-0.0290.708.208.15144.2107.30B+0.10.06300.02090.758.308.201111A+0.30.0635-0.010.0190.758.308.20144.3107

9、.50B+0.20.06250.000.0190.758.408.20电镀后1103A-0.40.06350.02090.608.208.40144.3107.40B-0.70.06400.020.0190.608.308.501274A-0.80.06250.020.01590.608.308.20144.3107.40B-0.70.06300.020.0290.608.308.201070A-0.10.06350.010.0190.708.208.40144.2107.80B-0.20.06350.010.0190.708.208.401099A-0.20.06350.01-0.0190.

10、708.308.20144.4107.40B-0.20.06400.02-0.0190.708.308.201111A+0.10.06300.010.0190.708.408.30144.4107.30B+0.10.06350.010.0190.708.408.30(二二) 钨合金镀层对螺纹参数的影响钨合金镀层对螺纹参数的影响(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价试验步骤试验步骤条件条件结果结果上卸扣试验上卸扣试验A端端4上上3卸，前三次最大扭矩，最卸，前三次最大扭矩，最后一次最佳扭矩；后一次最佳扭矩；B端最佳扭矩端最佳扭矩未粘扣未粘扣气密封试验气密封试验B系列

11、简化试验系列简化试验1#试样试样13步骤发生泄漏，泄漏步骤发生泄漏，泄漏压力为压力为77MPa，拉伸载荷为，拉伸载荷为524KN；2#、3#试样第试样第2步时步时发生泄漏发生泄漏结果分析和试结果分析和试验方案调整验方案调整2#试样剖开检查试样剖开检查镀层无变化；可能是镀层的引镀层无变化；可能是镀层的引入使最佳扭矩数值发生变化，入使最佳扭矩数值发生变化，进行方案调整进行方案调整调整后的上卸调整后的上卸扣试验扣试验A端端4上上3卸，卸， B端端1上，均为厂家上，均为厂家给的最大扭矩给的最大扭矩未粘扣未粘扣调整后的气密调整后的气密封试验封试验1#：载荷点根据塔中不同井段的实：载荷点根据塔中不同井段的

12、实际工况确定际工况确定 ；3#：载荷点根据井：载荷点根据井口载荷确定的载荷包络线所确定口载荷确定的载荷包络线所确定 未泄漏；未泄漏；镀层无变化镀层无变化(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价上扣扭矩及上扣要求上扣扭矩及上扣要求试样编号试样编号上扣端上扣端上扣次数上扣次数上扣扭矩上扣扭矩（Nm）上扣速度上扣速度（rpm）螺纹脂要求螺纹脂要求1#3#A端端13次次57705-10API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3453405-10API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3B端端153405-10API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3(三

13、三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价上扣扭矩及上扣要求上扣扭矩及上扣要求试样编号试样编号上扣端上扣端上扣次数上扣次数上扣扭矩上扣扭矩（Nm）上扣速度上扣速度（rpm）螺纹脂要求螺纹脂要求1#3#A端端13次次57705-10API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3453405-10API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3B端端153405-10API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价试样编号试样编号上扣端上扣端上上/卸扣次数卸扣次数上扣扭矩上扣扭矩（Nm）台肩扭矩台肩扭矩

14、（Nm）卸扣扭矩卸扣扭矩（Nm）试验结果试验结果1#B155411661/A1606621776010未粘扣未粘扣2589114265661未粘扣未粘扣3594124815591未粘扣未粘扣456891159/2#B154161340/A1603320996218未粘扣未粘扣2587220766310未粘扣未粘扣3590526645826未粘扣未粘扣457892232/3#B153801372/A1605625276185未粘扣未粘扣2598319245932未粘扣未粘扣3621831945845未粘扣未粘扣456841809/(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能

15、评价依据标准：依据标准：ISO 13679 简化简化B系试验系试验 第一象限：内压、拉伸第一象限：内压、拉伸(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价加载步骤加载步骤加载步骤序号加载步骤序号载荷点载荷点框架载荷（框架载荷（KN）内压（内压（MPa）保载时间（保载时间（min）1111470522791776033530951544010715527917756401071573530951582791771591114705102791771511353095151240107601327917760(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能

16、评价 三根试样均发生泄漏三根试样均发生泄漏试样编号试样编号泄漏压力泄漏压力（MPa）拉伸载荷拉伸载荷（KN）加载步骤加载步骤1#77524132#38.996623#77.87932(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价2#试样剖开观察试样剖开观察镀层无变化镀层无变化(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价2#试样剖开观察：密封部位有螺纹脂残留，扭矩不够试样剖开观察：密封部位有螺纹脂残留，扭矩不够(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价试样编号试样编号上扣端上扣端上扣次数上扣次数上扣扭矩上扣扭矩（N N

17、m m）上扣速度上扣速度(rpm)(rpm)螺纹脂要求螺纹脂要求1#A端端4577025API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3B端端1577025API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE33#A端端4577025API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3B端端1577025API高压螺纹脂高压螺纹脂SHELL TYPE3(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价试样编号试样编号上扣端上扣端上上/卸扣次数卸扣次数上扣扭矩上扣扭矩（Nm）台肩扭矩台肩扭矩（Nm）卸扣扭矩卸扣扭矩（Nm）试验结果试验结果1#B160521349/A1606621776

18、010未粘扣未粘扣2589114265661未粘扣未粘扣3594124815591未粘扣未粘扣462041344/3#B159141340/A1605625276185未粘扣未粘扣2598319245932未粘扣未粘扣3621831945845未粘扣未粘扣460842191/(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价圈数扭矩01231# A端扭矩圈数01231# B端圈数0123扭矩3# A端圈数0123扭矩3# B端(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价评价结果：评价结果：(三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连

19、接性能评价试验温度试验温度 局部封堵方式局部封堵方式 加压介质加压介质 室温室温 焊接堵头焊接堵头 水水 试验条件试验条件 试验结果试验结果 试样编号试样编号 试验压力试验压力（MPa） 保载时间保载时间（minute） 失效位置和失失效位置和失效形貌效形貌 1#、3# 95.0 30 未发生泄漏未发生泄漏 (三三) 钨合金镀层油管螺纹连接性能评价钨合金镀层油管螺纹连接性能评价加载步骤序号加载步骤序号载荷点载荷点框架载荷框架载荷（kN）内压内压（MPa）保载时间保载时间（min.）VME %120701562.3%2343960.81565.2%3465556.21573.7%45950501590.6%520701562.3%65950501590.6%7465556.21573.7%8343960.81565.2%920701562.3%10343960.81