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由于套管的损坏,油气田的正常生产会受到严重影响。目前,套管损坏问题研究已成为国内外石油天然气开采中急需解决的重要问题之一。油气井自身技术和所处环境都十分复杂,目前,尚未找到有效的预防套管损坏的方法。套管损坏后再采取补救措施,不仅耗时费力,而且效果也不甚理想。长久以来,普遍认为引起套管损坏的因素可大致分为腐蚀因素、工程因素、地质因素、开发因素四大类。其中,由腐蚀因素造成套管强度降低而损坏的事故频频发生。因此,研究套管腐蚀损坏机理和对套管实际使用中的腐蚀情况进行监测预测具有重要的理论意义和实用价值。本文以中国西南某页岩气开采区块一期产建区为工程依托,针对采用套管进行生产具有的安全风险,考虑到页岩气井具体的生产工艺和特点,在国内外研究基础之上,通过系统地分析和研究气田复杂井况下套管腐蚀损坏的各种因素和机理,设计出合理可行的现场挂片实验的方法,研究页岩气井套管的腐蚀与磨损情况,在此基础上,通过数学方法对页岩气井的套管腐蚀速率进行预测,进而对套管的安全性和使用寿命进行评价和预测。论文主要工作与取得成果如下:(1)对引起套管损坏的腐蚀因素进行了分类分析,主要分析了酸性物质、盐性物质、硫化氢、细菌与磨损对套管的腐蚀的影响。介绍了均匀腐蚀和局部腐蚀两种常用的套管腐蚀模型和腐蚀速率预测模型。对CO2浓度、流速、温度、氯离子、碳酸根离子、硫酸根离子和钙镁离子对套管腐蚀的影响规律及其作用机理进行了分析,为对套管使用寿命进行预测和安全评价提供了基础。(2)对该页岩气区块的页岩气组分和出水水质、压力温度产量、井身结构和套管设计等各个方面的情况进行分析,为现场挂片实验的设计和套管寿命预测提供了基础。分析表明:1)页岩气组分中的CO2和地层出水中所含的阳离子(Ca2+、Mg2+)与阴离子(Cl-、HCO3、SO24)含量均会对套管腐蚀情况造成影响;2)项目采用套管完井的井身结构方案,生产套管采用外径为139.7mm,材质为TP110T,壁厚为12.34mm的套管。(3)为了客观准确地分析该页岩气区块页岩气井的腐蚀状况,本论文设计出一种合理可行的现场挂片实验方法,即从已经试采的25口井中选择n口井进行挂片实验研究,然后通过数学方法和计算机技术对实验数据进行分析,将实验结果推广到其他未测试井中。(4)挂片实验过程中,监测对温度、流速、压力等腐蚀影响因素,并测量不同测试井的CO2浓度和各种阳离子(Ca2+、Mg2+)与阴离子(Cl-、、)含量,采用多元回归分析或者神经网络进行定量关系的数学拟合,得到各种影响因素与腐蚀速率的定量关系。从工程安全的角度,确定出不同阶段各项影响因素的可能达到的最不利值,通过计算得出相应阶段的可能最大腐蚀速率。根据相应的腐蚀速率和腐蚀时间,则可以评定套管腐蚀损伤等级,并对套管的腐蚀寿命和剩余强度进行预测。