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引言

在原油和天然气开采过程中，油管作为钻探完成后油气传输的重要设施，可将油气层中的原油和天然气输送到地面管线，在油气田中广泛应用。相比国外油田，我国油田井下环境更为复杂，油管腐蚀问题在我国尤为突出，据不完全统计，某气田的80%的修井作业都与油管的腐蚀失效有关。油管服役过程中的高温高压环境、多相流流体冲刷、H

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S、CO

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和高矿化度等因素是造成油管腐蚀的重要原因。油管腐蚀失效的发生最短时间小于10月，大部分油田通常在投产后1~2年发生腐蚀失效，腐蚀失效不仅会造成大量油管的损坏，严重时会导致油管在井内断裂，从而导致弃井，造成巨大的经济损失和环境污染，甚至威胁人身安全。因此，研究油管失效的原因非常重要，它可以用来制定预防措施，避免事故发生。

海上某油田自2008年4月投产，共7个层位在生产，总井数24口，动用地质储量2383.48万方，累计产量1089.5万方，日产油量937方。自2012年以来，该油田每年都会发生油管腐蚀穿孔，导致油田的停产修井，造成严重的经济损失。统计自投产以来该油田的总修井次数为34次，其中因油管腐蚀穿孔造成的修井高达17次。穿孔主要发生在RDH上、下油管、油管短节和油管公扣。根据现场工况和生产条件调研，该油田地层压力为10 MPa，CO

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的含量较高，在0.2~4 MPa之间，随着开采的进行，综合含水率不断提高，2020年10月含水率升至95%。统计了该油井分离器自2016年到2020年期间的H

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S含量和温度变化，如图1(a)所示，该油井H

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S含量较低，最低质量分数为3.23×10

-6

，峰值为5.33 ×10

-6

，平均质量分数约为4.08 ×10

-6

。从图1(b)可知，该油井在2016~2017年6月温度较稳定，维持在85 ℃，2017年9月温度下降，后续波动较大，2016至2020年开采期间平均温度为78.01 ℃。

针对该油田油管短节处发生的严重腐蚀穿孔，使用数码相机记录失效管段的内外壁腐蚀形貌，使用游标卡尺记录失效管段的尺寸大小。使用EDS、ICP和碳硫分析测试仪分析失效管段钢材的化学元素种类和含量；利用万能试验机测量失效管段的力学性能；利用X射线衍射分析仪分析腐蚀产物的化学成分和晶体结构。寻找该油管腐蚀失效的主要原因，为油田出现类似问题提供参考和解决措施。

图 1 海上某油田油井在2016-2020年期间H2S(a)和温度(b)分布

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宏观形貌分析

图2是海上某油田失效油管的内外壁宏观形貌示意图和每处腐蚀穿孔处内外壁宏观形貌。该失效管段总共发生了13处腐蚀穿孔，根据腐蚀孔位置的远近，将腐蚀穿孔分成了8组腐蚀孔，对其编号处理后，记录每处腐蚀穿孔的内外壁宏观形貌，如图2(c)所示。使用精度为0.01 mm的游标卡尺计量每个腐蚀孔的长宽和小圆的直径，结果如表1所示，可以发现，腐蚀穿孔主要呈现圆孔状和轮癣状穿孔，这与CO

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腐蚀形貌极为相似。观察椭圆状的腐蚀孔，可以发现，椭圆状腐蚀孔的形成是由两个互不影响的圆形腐蚀小孔向外发展，在边缘处相交后形成。从表1可以发现，组号为5的腐蚀孔有最大的穿孔面积，腐蚀孔的外表面呈花瓣状，尺寸大小为18.66 mm×17.71 mm；组号为7的腐蚀孔最小，呈现椭圆状，尺寸大小为8.48 mm×6.68 mm。对比图2(c)腐蚀孔的内外形貌，可以发现，所有的腐蚀孔边缘处内壁减薄，管段的腐蚀穿孔是由内向外发展，腐蚀穿孔主要集中在油管的一侧....