目的解决新疆油田碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)采出井高CO_(2)和高Cl^(-)含量环境下井筒高效低成本腐蚀防护问题。方法通过电化学测试在常压、60℃、苛刻矿化度环境中筛选出最适宜的缓蚀剂,并测试...目的解决新疆油田碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)采出井高CO_(2)和高Cl^(-)含量环境下井筒高效低成本腐蚀防护问题。方法通过电化学测试在常压、60℃、苛刻矿化度环境中筛选出最适宜的缓蚀剂,并测试了不同区块井筒温度条件下的缓蚀率,通过分子动力学模拟揭示了温度对优选缓蚀剂在钢材表面吸附的影响机制,通过高温高压釜实验得到了模拟工况下缓蚀剂的防护效果,通过长周期井下挂环明确了现场应用效果。结果室内实验结果表明,在高含CO_(2)环境下,喹啉季铵盐缓蚀效果较优,缓蚀率大于90%,当温度从50℃升高至80℃时,其缓蚀率从94.86%降至90.86%,温度升高导致缓蚀剂分子吸附能降低,防护性能减弱。现场应用结果表明,新疆油田CCUS示范区主力区块缓蚀剂加注质量浓度降低至200 mg/L后,井筒腐蚀速率可控制在0.0592 mm/a以内。结论喹啉季铵盐缓蚀剂在高CO_(2)和高Cl-含量环境下缓蚀性能优异,可用于CO_(2)驱采出工况井筒的腐蚀控制。展开更多
在CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程中,环空带压现象常被归因于封隔器密封失效,但试压验证表明其密封性完好。本文提出该现象源于CO_(2)注入过程中温压相态耦合诱发的附加应力累积,导致封隔器等效轴向载荷超过解封极限。基于流体力学...在CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程中,环空带压现象常被归因于封隔器密封失效,但试压验证表明其密封性完好。本文提出该现象源于CO_(2)注入过程中温压相态耦合诱发的附加应力累积,导致封隔器等效轴向载荷超过解封极限。基于流体力学中的质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理,结合EXP-RK相态方程,构建了温压—相态—应力多场耦合模型,系统量化了注入温度、注入压力、注入量及注入时间对井筒应力场的协同影响。通过长庆油田某注入井实测数据验证,模型预测井底压力误差为2.83%、温度误差为1.75%,显著优于传统单场模型。研究表明:(1)注入温度与注入量是相态演化主控因素,液态—超临界态转化界面随注入温度降低和注入量的增加显著下降;(2)注入温度、注入压力与注入量通过温度效应、鼓胀效应和摩阻效应主导封隔器应力累积。临界阈值分析表明:在其余两个参数保持恒定的条件下,当目标区块注入温度≤6.5℃、注入压力≥18.06 MPa或注入量≥2.61 t/h时,等效载荷超过解封极限(60 k N),触发解封行为。展开更多
文摘在CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程中,环空带压现象常被归因于封隔器密封失效,但试压验证表明其密封性完好。本文提出该现象源于CO_(2)注入过程中温压相态耦合诱发的附加应力累积,导致封隔器等效轴向载荷超过解封极限。基于流体力学中的质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理,结合EXP-RK相态方程,构建了温压—相态—应力多场耦合模型,系统量化了注入温度、注入压力、注入量及注入时间对井筒应力场的协同影响。通过长庆油田某注入井实测数据验证,模型预测井底压力误差为2.83%、温度误差为1.75%,显著优于传统单场模型。研究表明:(1)注入温度与注入量是相态演化主控因素,液态—超临界态转化界面随注入温度降低和注入量的增加显著下降;(2)注入温度、注入压力与注入量通过温度效应、鼓胀效应和摩阻效应主导封隔器应力累积。临界阈值分析表明:在其余两个参数保持恒定的条件下,当目标区块注入温度≤6.5℃、注入压力≥18.06 MPa或注入量≥2.61 t/h时,等效载荷超过解封极限(60 k N),触发解封行为。
