本發(fā)明涉及注氣井管柱選材領(lǐng)域，特別涉及一種注氣井選材界限確定方法。
背景技術(shù)：
目前，我國很多油藏開發(fā)已進(jìn)入中后期，存在原油含水率高，投入產(chǎn)出比大，常規(guī)注水技術(shù)挖潛困難等問題。注氣驅(qū)(如注二氧化碳、空氣、氮?dú)饣蛱烊粴?是一種高效的提高原油采收率技術(shù)。在注氣驅(qū)油過程中，注入介質(zhì)中含有的co2、o2等腐蝕性介質(zhì)會(huì)造成油套管的腐蝕，腐蝕會(huì)造成油套管的壁厚變薄，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致腐蝕穿孔，甚至井筒報(bào)廢。注氣井管柱耐腐蝕性能的好壞直接影響到井筒的安全。為確保不同注氣工況下井筒的安全服役，油套管的選材顯得尤為關(guān)鍵。
目前，針對(duì)油井管柱選材界限的研究，“一種高酸性氣田井筒管柱材料評(píng)價(jià)系統(tǒng)”(申請(qǐng)專利號(hào)：cn104251812a)解決了高含h2s/co2氣田選材難題，為高酸性氣田的開發(fā)和安全生產(chǎn)提供了理論支持。“一種新型油套管二氧化碳選材圖版”(申請(qǐng)專利號(hào)：cn104726872a)，該圖版涵蓋新開發(fā)的不同類型的低cr鋼，彌補(bǔ)了以往只在碳鋼和不銹鋼之間進(jìn)行油套管選材的不足，降低了油套管成本。然而，以上研究成果需要依托大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)成本比較高。
因此，發(fā)明一種簡(jiǎn)便、實(shí)用、能夠指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的注氣井選材界限方法還是十分必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種注氣井選材界限確定方法，以解決注氣井油套管的選材問題，并簡(jiǎn)化注氣井選材的過程，節(jié)省成本。
本發(fā)明是一種注氣井選材界限確定方法，所述的方法具體過程包括以下步驟：
步驟1：對(duì)注氣井不同材質(zhì)在不同溫度、流速、腐蝕介質(zhì)分壓和氯離子濃度下進(jìn)行失重法腐蝕測(cè)試，并利用腐蝕速率公式(1)求取材質(zhì)的均勻腐蝕速率值；
式中：v′cor為腐蝕速率(mm/a)，δm為腐蝕試驗(yàn)前后試樣的質(zhì)量之差(g)，ρ為試樣密度(g/cm)，a為試樣表面積(cm2)，δt為腐蝕時(shí)間(h)；
步驟2：基于步驟1中材質(zhì)的均勻腐蝕速率值分別獲取不同材質(zhì)的腐蝕速率與溫度、流速、腐蝕介質(zhì)分壓和氯離子濃度的關(guān)系曲線，并利用最小二乘法分別擬合出不同材質(zhì)的腐蝕速率與溫度、流速、腐蝕介質(zhì)分壓和氯離子濃度的公式，其公式表示為(2)-(5)；
vt＝f(t)(2)
vp＝f(p)(3)
vv＝f(v)(4)
vc＝f(c)(5)
式中：vt為溫度為t時(shí)由f(t)函數(shù)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vp為腐蝕介質(zhì)分壓為p時(shí)由f(p)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vv為流速為v時(shí)由f(v)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vc為氯離子濃度為c時(shí)由f(c)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，t為溫度(℃)，p為腐蝕介質(zhì)分壓(mpa)，v為流速(m/s)，c為氯離子濃度(ppm)；
步驟3：根據(jù)給定的腐蝕安全控制指標(biāo)s，計(jì)算出不同工況下的腐蝕安全系數(shù)，其公式表示為(6)-(9)；
式中：s為油田腐蝕控制指標(biāo)，vt為溫度為t時(shí)由f(t)函數(shù)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vp為腐蝕介質(zhì)分壓為p時(shí)由f(p)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vv為流速為v時(shí)由f(v)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vc為氯離子濃度為c時(shí)由f(c)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，nt為腐蝕速率為vt時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)，np為腐蝕速率為vp時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)，nv為腐蝕速率為nv時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)，nc為腐蝕速率為vc時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)；
步驟4：利用步驟3中腐蝕安全系數(shù)公式(6)-(9)，計(jì)算獲取不同材質(zhì)在不同工況下的腐蝕安全系數(shù)ni＝[n1，n2，n3，…nn]，i表示腐蝕安全系數(shù)的個(gè)數(shù)，i＝1，2，3…n(n>15)；步驟5：以腐蝕工況參數(shù)為選材圖版的橫坐標(biāo)軸，腐蝕安全系數(shù)為選材圖版的縱坐標(biāo)軸，將步驟4中的腐蝕安全系數(shù)連成曲線，繪制出不同材質(zhì)在溫度、腐蝕介質(zhì)分壓、流速、氯離子濃度條件下的選材圖版；
步驟6：根據(jù)溫度、腐蝕介質(zhì)分壓、流速、氯離子濃度對(duì)應(yīng)的選材圖版，依據(jù)注氣井的工況參數(shù)，在選材圖版中分別得到nt，np，nv和
所述的選材界限確定方法同時(shí)考慮了溫度、腐蝕介質(zhì)分壓、流速和氯離子濃度四種因素。
本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)針對(duì)不同特定工況的注氣井都可建立相應(yīng)的選材圖版，為注氣井管柱的選擇提供重要依據(jù)。
(2)該選材界限確定方法基于少量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故其建立選材圖版的過程簡(jiǎn)單。
附圖說明
圖1是不同材質(zhì)在溫度條件下的選材圖版。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖1是不同材質(zhì)在溫度條件下的選材圖版。
步驟1：對(duì)注氣井不同材質(zhì)在不同溫度、流速、腐蝕介質(zhì)分壓和氯離子濃度下進(jìn)行失重法腐蝕測(cè)試，并利用腐蝕速率公式(1)求取材質(zhì)的均勻腐蝕速率值；
式中：v′cor為腐蝕速率(mm/a)，δm為腐蝕試驗(yàn)前后試樣的質(zhì)量之差(g)，ρ為試樣密度(g/cm)，a為試樣表面積(cm2)，δt為腐蝕時(shí)間(h)；
步驟2：基于步驟1中材質(zhì)的均勻腐蝕速率值分別獲取不同材質(zhì)的腐蝕速率與溫度、流速、腐蝕介質(zhì)分壓和氯離子濃度的關(guān)系曲線，并利用最小二乘法分別擬合出不同材質(zhì)的腐蝕速率與溫度、流速、腐蝕介質(zhì)分壓和氯離子濃度的公式，其公式表示為(2)-(5)；
vt＝f(t)(2)
vp＝f(p)(3)
vv＝f(v)(4)
vc＝f(c)(5)
式中：vt為溫度為t時(shí)由f(t)函數(shù)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vp為腐蝕介質(zhì)分壓為p時(shí)由f(p)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vv為流速為v時(shí)由f(v)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vc為氯離子濃度為c時(shí)由f(c)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，t為溫度(℃)，p為腐蝕介質(zhì)分壓(mpa)，v為流速(m/s)，c為氯離子濃度(ppm)；
步驟3：根據(jù)給定的腐蝕安全控制指標(biāo)s，計(jì)算出不同工況下的腐蝕安全系數(shù)，其公式表示為(6)-(9)；
式中：s為油田腐蝕控制指標(biāo)，vt為溫度為t時(shí)由f(t)函數(shù)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vp為腐蝕介質(zhì)分壓為p時(shí)由f(p)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vv為流速為v時(shí)由f(v)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，vc為氯離子濃度為c時(shí)由f(c)計(jì)算得到的腐蝕速率(mm/a)，nt為腐蝕速率為vt時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)，np為腐蝕速率為vp時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)，nv為腐蝕速率為vv時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)，nc為腐蝕速率為vc時(shí)計(jì)算的腐蝕安全系數(shù)；
步驟4：利用步驟3中腐蝕安全系數(shù)公式(6)-(9)，計(jì)算獲取不同材質(zhì)在不同工況下的腐蝕安全系數(shù)ni＝[n1，n2，n3，…nn]，i表示腐蝕安全系數(shù)的個(gè)數(shù)，i＝1，2，3…n(n>15)；步驟5：如圖1所示，以腐蝕工況參數(shù)為選材圖版的橫坐標(biāo)軸，腐蝕安全系數(shù)為選材圖版的縱坐標(biāo)軸，將步驟4中的腐蝕安全系數(shù)連成曲線，繪制出不同材質(zhì)在溫度、腐蝕介質(zhì)分壓、流速、氯離子濃度條件下的選材圖版；
步驟6：根據(jù)溫度、腐蝕介質(zhì)分壓、流速、氯離子濃度對(duì)應(yīng)的選材圖版，依據(jù)注氣井的工況參數(shù)，在選材圖版中分別得到nt，np，nv和
所述的選材界限確定方法同時(shí)考慮了溫度、腐蝕介質(zhì)分壓、流速和氯離子濃度四種因素。