【摘 要】
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近年来,随着全球对油气资源需求量的不断增长,石油天然气开发开采所面临的形势日趋复杂。尤其是在高温、高压、高含H2S/CO2环境中,油套管的服役工况变得更加恶劣,会引发油套
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近年来,随着全球对油气资源需求量的不断增长,石油天然气开发开采所面临的形势日趋复杂。尤其是在高温、高压、高含H2S/CO2环境中,油套管的服役工况变得更加恶劣,会引发油套管在服役过程中出现应力腐蚀开裂。C110钢作为常用的一种套管钢,ISO15156-2和ISO11960标准并没有将C110钢定为抗硫钢,同时规定:当硫化氢分压极小且具有较高的pH值时,才能使用C110材质。同时,若在含硫化氢环境下使用C110套管而出现套管环境断裂问题,使用者需自己承担相应的责任。因此,对于C110套管钢的应力腐蚀行为研究极为重要,此研究可以为含硫化氢酸性油气田的套管评价优选提供一定的参考。针对这一问题本文做了如下研究:(1)对两种套管材料(国产C110钢和SMC110钢)的常规性能(理化性能和力学性能)进行测试,得到相应的化学成分、金相和夹杂物分析、硬度和冲击性能以及拉伸力学性能的性质,为后续的实验分析提供基础数据。(2)通过DCB双悬臂梁实验计算国产C110和SMC110两种套管材料的断裂韧性值KISSC,并且对断口微观组织形貌等分析,研究了其应力腐蚀开裂机理。(3)采用TEM(透射电镜)对两种套管的亚显微结构进行分析,从微观机制来研究两种套管材料的应力腐蚀开裂。(4)对国产C110和SMC110两种套管材料在模拟工况条件下,进行高温高压恒载荷应力腐蚀实验,通过两种材料的强度损伤、断口分析以及表面损伤来分析研究其应力腐蚀开裂。(5)通过以上实验研究,综合分析国产C110套管和SMCl10套管的抗SSC(抗硫化氢应力腐蚀开裂)性能。研究成果为含硫气田油层套管的选材及其适用性评估、高强度套管制造工艺水平的提高提供了重要的参考。
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