油管内涂层防腐技术在塔中Ⅰ号气田的应用

裘智超 熊春明 常泽亮 赵志宏 赵春 叶正荣

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国石油塔里木油田公司

油管内涂层防腐技术在塔中Ⅰ号气田的应用

裘智超1熊春明1常泽亮2赵志宏1赵春1叶正荣1

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国石油塔里木油田公司

塔里木盆地塔中Ⅰ号气田CO2、H2S共存，气井具有井深、高温、高压的特点，井筒腐蚀环境复杂。为此，依据塔里木塔中Ⅰ号气田实际的工况要求，对P110S抗硫油管＋TC－3000C环氧酚醛树脂内涂层分别进行了模拟环境下附着力、抗拉伸、轧平、扭转等能力的试验，分析了内涂层在模拟环境下的性能。试验结果表明，内涂层的性能可以满足现场使用要求。目前该技术已在塔中Ⅰ号气田使用16口井，在现场应用时通过对油管涂层和下井作业进行检查，保证了涂层的安全下井。现场试验表明，抗硫油管内涂层防腐效果良好，能满足塔中Ⅰ号气田的防腐要求。

塔里木盆地 塔中Ⅰ号气田 气井 CO2H2S 腐蚀 抗硫油管 内涂层

1 塔中Ⅰ号气田基本情况

已经开始试采的塔里木盆地塔中Ⅰ号气田在采气工艺上面临的技术瓶颈之一就是CO2、H2S共存，腐蚀环境复杂，需要研究筛选防腐措施。塔中Ⅰ号气田包括塔中62井区、塔中82井区和塔中83井区，气田地层压力60 MPa，地层温度为140℃左右，并具有井深、温度高、压力高的特点。表1为塔中Ⅰ号气田部分区块CO2、H2S分压值。针对酸性气体含量以中低为主的特点，部分井采用了抗硫油管＋内涂层的防腐措施。

表1 塔中Ⅰ号气田部分区块CO2／H2 S分压值表

2 内涂层防腐技术现状

内涂层防腐技术在油气田集输管线得到广泛应用，但应用于井筒的则相应较少。其防腐原理是在管道内壁和腐蚀介质之间提供一个隔离层，从而起到减缓腐蚀的作用。应用内涂层防腐技术可以有效抵御腐蚀，节约大量的管材和维护修理费用，显著提高油气田的效率，减少清管次数。内涂层防腐技术对内涂层涂料性能提出了很高的要求，要求涂料具有防腐蚀性、耐水性、耐压性、良好的黏结性、耐弯曲能力和冲击能力等。从国外应用内涂层防腐的经验来看，内涂层有较好的抗腐蚀性，但是其机械性能有的还不过关。同时，国外对内涂层井筒防腐做了许多的室内研究工作，实际应用于现场还不多［1－4］。目前国内对内涂层在集输管道应用的研究较多，形成了较完善的实施方案和监测手段，而关于井筒使用内涂层防腐的研究和现场试验应用则较少［5－13］。

3 内涂层井筒防腐技术存在问题及现场应用思路

内涂层井筒防腐技术目前在现场并未广泛应用，主要是因为在现场应用中，内涂层需要克服以下的问题：①内涂层涂覆在油管表面，随油管一起入井。在井筒环境中，油管由于受力和温度的作用，长度会发生变化，会导致内涂层和油管表面的紧密度下降，影响内涂层防腐的效果；②高压环境加快了气体向涂层内部的扩散作用，从而可能在钢与涂层的接触界面出现腐蚀现象，形成的腐蚀产物则会进一步加速鼓泡速度，反过来又加速腐蚀的进程，导致有利于腐蚀加速的恶性循环过程；③对内涂层油管来说，在下井和钢丝作业等过程中出现的撞击、刮擦现象，均会造成内涂层的机械性损伤，影响其防腐性能；④内涂层油管的连接也是限制其应用的重要原因之一。

鉴于以上的问题，内涂层防腐技术在塔中Ⅰ气田应用之前，应对其模拟井筒工况下的附着力、抗拉伸能力、抗高温高压等能力进行测试，同时在下井作业实施时对整个过程进行监控。

4 抗硫油管内涂层模拟环境性能评价

下面选用P110S抗硫油管＋TC－3000C环氧酚醛树脂涂层为试验对象。

4.1 附着力测试

4.1.1 试验方案

以塔中Ⅰ号气田相应井区为目标区块，涂层在模拟该井区的工况条件下进行高温高压评价试验。试验条件参数列于表2，评价方法依据SY／T 6717—2008标准《油管和套管内涂层技术条件》附录B、附录C进行。

表2 涂层耐高温高压性能评价方案表

4.1.2 试验过程

试验前，检查试样表面涂层是否均匀、光滑，有无气泡、针孔等宏观缺陷。任取5点用涂层测厚仪测厚，以其平均值作为涂层厚度，经测量涂层平均厚度为185μm。随后，按照SY／T 6717—2008标准《油管和套管内涂层技术条件》附录B进行附着力测试。将涂层试样除了检测部分以外所有的面用环氧树脂密封，以保证介质不从涂层和管壁之间浸入。涂层试样相互绝缘安装在特制的试样架上，然后倒入腐蚀介质，使试样完全浸没在溶液中，随后将高压釜密封。

试验前通N2除氧2 h后，开始升温升压。试验结束后，将釜体自然冷却到93℃缓慢降压，然后以均匀的速度在15～30 min内降至常压。将试样取出，用蒸馏水冲洗，立即进行相关的测试及拍照。

4.1.3 试验结果

涂层试验前后的常规性能检测结果如表3及图1所示。

表3 涂层常规性能检测结果表

4.2 拉伸试验

对涂层试样进行拉伸，拉伸至屈服后卸载，观察试样表面。结果如图2，钢材拉伸屈服后，涂层出现横向裂纹，裂纹间距为2～3 mm，未出现纵向裂纹。拉伸试验主要是为了测试涂层在受拉伸时，涂层在纵向上满足附着力的要求。而由于拉伸试验导致试样在纵向上变长，涂层也会由于试样的变化在横向上出现裂纹。

4.3 轧平试验

对涂层试样进行轧平，轧平后观察试样表面。结果显示，试样轧平后，涂层出现纵向裂纹，裂纹间距为2～3 mm，未见周向裂纹。轧平试验主要是为了测试涂层在受轧时，涂层在横向上满足附着力的要求。而由于轧平导致试样的横向上相貌变化，涂层也会由于试样的变化在纵向上出现裂纹。

图1 TC－3000C试验前、后试样外观图

图2 拉伸后涂层外观图

4.4 扭转试验

对涂层试样进行扭转试验，加载扭力使试样扭转360°后，观察试样表面。结果如图3所示，在涂层试样边缘出现裂纹，裂纹间距2～3 mm，长度约为3 mm；中部未出现裂纹。

4.5 阴极剥离试验

依据SY／T 0315—2005《钢制管道单层熔结环氧粉末外涂层技术规范》附录C试验方法对涂层试样进行耐阴极剥离测试，结果涂层的平均剥离距离为1.78 mm。

图3 扭转试验后涂层外观图

依据SY／T 6717—2008《油管和套管内涂层技术条件》及塔里木塔中Ⅰ号气田实际的工况要求，P110S＋TC－3000C油管内涂层进行模拟环境评价试验。试验结果表明，油管内涂层在给定模拟环境中性能满足要求。

5 现场应用及效果

内涂层油管在现场应用时，常常由于不小心的下井作业和不充分的油管涂层检查，导致涂层下入井筒时就存在机械性损伤，影响涂层的防腐效果。为了避免这些问题，涂层油管下井前要进行检查。

5.1 公母扣端

用非金属毛刷以及200＃溶剂汽油逐一清洗油管公母扣端丝扣以及密封端面，并检查各部分是否符合下井要求，同时观察管体外观是否完好，有无划伤碰伤，以及内涂层外观，有无起泡、脱落等明显缺陷。为了克服油管连接对内涂层防腐的影响，研究了井下油管螺纹涂层连接方式。现场应用中，可以在公扣端、母扣端2～3扣喷涂，此项技术已经成熟。

5.2 上扣

对开始5根油管上扣进行全检，前100根每10根抽检1根，后面每50根抽检1根。按正常上扣程序和与下井队讨论的最佳扭矩5 200 N·m进行一次上扣，然后观察丝扣是否完好，端面涂层是否受到扭矩影响，管体外是否受到液压钳的严重损伤。检查结果显示：丝扣等无粘扣现象，涂层也未受到扭矩作用的破坏。液压钳也未对管体产生严重损伤。

在现场应用过程中，每次油管在新井应用，都要进行检查。塔中Ⅰ号气田到2010年内涂层油管共应用16口井，共计94 663 m。根据现场腐蚀监测和采油队报告，套压稳定，气井产量正常，没有明显的下降，也没有发现油嘴被剥落涂层堵塞的现象，证明防腐效果较好。

6 结论

1）依据塔里木塔中Ⅰ号气田实际的工况要求，对P110S＋TC－3000C油管内涂层进行了模拟环境评价，分别进行了附着力试验、拉伸试验、轧平试验、扭转试验、阴极剥离试验，试验结果表明，油管内涂层在给定模拟环境中性能满足要求。

2）现场应用过程中，需对涂层油管和下井过程进行检查，保证油管在下井前不存在机械性损伤，保证涂层的防腐效果。

3）内涂层防腐技术已在塔中使用16口井，防腐效果较好。

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Application of anti－corrosion coating for internal tubing in the Tazhong－I Gas Field，Tarim Basin

Qiu Zhichao1，Xiong Chunming1，Chang Zeliang2，Zhao Zhihong1，Zhao Chun1，Ye Zhengrong1
（1.Petroleum Exploration ＆Development Research Institute，PetroChina，Beijing 100083，China；2.Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla，Xinjiang 841000，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 10，pp.86－89，10／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

CO2and H2S co－exist in the Tazhong－I Gas Field，Tarim Basin，where gas wells are characterized by great depth，high temperature and high pressure so wellbore corrosion is complicated.In view of this，the sulfur－resistance oil tubes and TC－3000C H2S ＆CO2Resistant Internal Coating are tested under simulated downhole environment in respect of the adhesion of internal coating as well as its performance of being against tension，flattening，torsion，etc.The experimental results demonstrate that the behavior of the internal coating can meet the requirement of field application.Till now this technology of internal coating has been successfully applied in 16 wells in this field，which shows that the anti－corrosion result can be achieved by the internal coating of the sulfur－resistance oil tubes and the need of anti－corrosion in this field can be completely satisfied.

Tarim Basin，Tazhong－I Gas Field，gas well，CO2，H2S，oil tubes，anti－corrosion coating，internal tubing

裘智超等.油管内涂层防腐技术在塔中Ⅰ号气田的应用.天然气工业，2012，32（10）：86－89.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.021

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项（编号：2008E－0709）。

裘智超，1986年生，硕士；研究方向为油气井防腐和采油采气方案编制。地址：（100086）北京市海淀区学院路20号中国石油勘探开发研究院采油所。电话：（010）83598141。E－mail：qiuzhichao＠petrochina.com.cn

（修改回稿日期 2012－08－09 编辑 赵 勤）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.10.021

Qiu Zhichao，born in 1986，holds an M.Sc.Degree，with his research interest in corrosion control in oil and gas wells and programming of oil and gas production schemes.

Add：No.20，Xueyuan Rd.，Haidian District，Beijing 100086，P.R.China

E－mail：qiuzhichao＠petrochina.com.cn