井筒完整性失效案例

1、井筒完整性培训案例集井筒完整性培训案例集201605292由图可见全球，原油泄漏分布由图可见全球，原油泄漏分布3图解原油泄漏影响图解原油泄漏影响4泄漏的原油，好似海鸟流的鲜血泄漏的原油，好似海鸟流的鲜血5一只全身裹满原油的海鸟依附在船身上。一只全身裹满原油的海鸟依附在船身上。6一群海鸟飞过墨西哥湾完全被油污覆盖的海面，一群海鸟飞过墨西哥湾完全被油污覆盖的海面，海水的颜色已被完全改变海水的颜色已被完全改变 7我们不需要海水变得五颜六色！我们不需要海水变得五颜六色！8 被石油污染的路易斯安那州海域生存的宽吻海豚发出悲鸣。被石油污染的路易斯安那州海域生存的宽吻海豚发出悲鸣。9被原油埋没的海鸟，如化石

2、般死去。被原油埋没的海鸟，如化石般死去。10死不瞑目的鱼，最后一刻它曾张开嘴向世界呐喊死不瞑目的鱼，最后一刻它曾张开嘴向世界呐喊。11白色沙滩与油污成鲜明对比白色沙滩与油污成鲜明对比12 泄漏原油已经侵蚀当地的湿地泄漏原油已经侵蚀当地的湿地。134 4、人们的反应、人们的反应在纽约曼哈顿的在纽约曼哈顿的BP油站门前，一群抗议者一边尖叫一边用油站门前，一群抗议者一边尖叫一边用“原油原油”泼向自己，抗议漏油泼向自己，抗议漏油事件事件对野生动物造成的灭顶之灾对野生动物造成的灭顶之灾14人们对英国石油公司的强烈不满人们对英国石油公司的强烈不满15奥巴马总统第二次到访墨西哥湾漏油事故现场，对应对这场奥巴

3、马总统第二次到访墨西哥湾漏油事故现场，对应对这场环境灾难的最新举措进行评估环境灾难的最新举措进行评估16沿岸群众积极帮助清除油污沿岸群众积极帮助清除油污17一位环保人员正在帮助一只鹈鹕清除身上的石油污染物一位环保人员正在帮助一只鹈鹕清除身上的石油污染物。18英国石油公司大约要付出英国石油公司大约要付出560560亿美元的善后和赔偿费用，但是事件对亿美元的善后和赔偿费用，但是事件对当地环境和生态无法用金钱衡量。而这大概是人类为破坏地球环当地环境和生态无法用金钱衡量。而这大概是人类为破坏地球环境开出的第一张罚单。境开出的第一张罚单。启示一：此次事件凸显海洋生态的脆弱性，协调处理海洋开发与启示一：此

4、次事件凸显海洋生态的脆弱性，协调处理海洋开发与海洋治理的重要性。海洋治理的重要性。启示二：国家要完善监管制度和监管机制。此次事件暴露出的美启示二：国家要完善监管制度和监管机制。此次事件暴露出的美国海洋管理机制问题，对我国也有警示意义。国海洋管理机制问题，对我国也有警示意义。 反思事件对我国启示反思事件对我国启示19启示三：中国油企应从墨西哥湾漏油事故中汲取教训。美国拥有启示三：中国油企应从墨西哥湾漏油事故中汲取教训。美国拥有雄厚科技和经济实力，但面对海上原油泄漏这样危及全人类海洋雄厚科技和经济实力，但面对海上原油泄漏这样危及全人类海洋安全的巨大全球公共问题时，显得如此无力、无助和无奈。安全的巨

5、大全球公共问题时，显得如此无力、无助和无奈。启示四：要强化我国深海装备科研、制造和使用我国在深海技术启示四：要强化我国深海装备科研、制造和使用我国在深海技术方面投入不足，核心技术和关键设备大都来自于发达国家我国虽方面投入不足，核心技术和关键设备大都来自于发达国家我国虽然号称然号称“制造大国制造大国”，但深水关键领域的设备国产化还远未实现，但深水关键领域的设备国产化还远未实现。 反思事件对我国启示反思事件对我国启示20油气设备破坏因素分析油气设备破坏因素分析21油气设备破坏因素分析油气设备破坏因素分析22油气设备破坏因素分析油气设备破坏因素分析23油气设备破坏因素分析油气设备破坏因素分析24当前

6、我油气管道事故管理面临的主要问题有当前我油气管道事故管理面临的主要问题有: :1) 1) 缺乏有效的事故上报、管理和发布机制，需缺乏有效的事故上报、管理和发布机制，需要建立企业级或国家级管道事故数据库，以对管道要建立企业级或国家级管道事故数据库，以对管道事故进行全面统计和分析。事故进行全面统计和分析。2) 2) 继续加大对打孔盗油等非法破坏管道及设继续加大对打孔盗油等非法破坏管道及设施的犯罪打击力度，加强对管道的安全监测预警，建施的犯罪打击力度，加强对管道的安全监测预警，建立地方管道安全保护联动机制。立地方管道安全保护联动机制。3) 3) 地质灾害预测和后果评估能力不足，针对地地质灾害预测和后

7、果评估能力不足，针对地质灾害或恶劣环境条件下管道的设计方法和监测技质灾害或恶劣环境条件下管道的设计方法和监测技术有待于提高。术有待于提高。4) 4) 需要建立一致的管道事故等级划分和原因需要建立一致的管道事故等级划分和原因分类方法，及科学有效的事故分析和评判机制。分类方法，及科学有效的事故分析和评判机制。油气设备破坏因素分析油气设备破坏因素分析25普拉德霍湾普拉德霍湾A22A22井井失效原因：u开井期间B环空压力上升到7700PSIu地面套管在16英尺处破裂u高压流体流到隔水导管环空失效原因：uB环空压力开始为2000PSIu环空中含有柴油u温度从45F升高到115Fu导致最后压力升高到 77

8、00psi26马来西亚马来西亚D油田油田腐蚀腐蚀u腐蚀原因：腐蚀原因：高CO2含量（30%到70%）高含水率（80%）高套压（A环空压力：2000psi；B环空 ：300psi）高NaCl含量（9000-12000ppm）出沙冲蚀多用途管柱u主要状况有：主要状况有：完井管柱中存在多处泄露；环空串通；封隔失效；层间串流。27马来西亚马来西亚D油田油田腐蚀腐蚀完井管柱注水管柱28马来西亚马来西亚D油田油田腐蚀腐蚀总结总结:（1）高）高CO2含量与高含水率会形成碳酸，在金属表面反应形成一层薄的保含量与高含水率会形成碳酸，在金属表面反应形成一层薄的保护层，但是也会造成微裂缝形成，进而造成脆裂。护层，但

9、是也会造成微裂缝形成，进而造成脆裂。（2）生物因素影响：注入水中含有丰富微生物，硫酸盐还原菌会产生）生物因素影响：注入水中含有丰富微生物，硫酸盐还原菌会产生H2S，这回加速腐蚀。，这回加速腐蚀。（3）出砂冲蚀：随着生产的进行，冲蚀会破坏保护层，加速腐蚀。）出砂冲蚀：随着生产的进行，冲蚀会破坏保护层，加速腐蚀。（4）管柱材质选择：普通碳钢不能抗）管柱材质选择：普通碳钢不能抗CO2腐蚀，含铬套管可以。腐蚀，含铬套管可以。（5）管理的不确定性：管理上只是关注与开发新的层位根本赶不上腐蚀造）管理的不确定性：管理上只是关注与开发新的层位根本赶不上腐蚀造成的损失，并且会引起复杂状况：多注水并不能够保证产油

10、质量；注入不适成的损失，并且会引起复杂状况：多注水并不能够保证产油质量；注入不适合的湿气进行人工举升；扩大油管的用途缩短了计划的使用寿命；无法预测合的湿气进行人工举升；扩大油管的用途缩短了计划的使用寿命；无法预测的温度变化在完井管柱中引起循环热效应；额外层位的生产带入了更多的的温度变化在完井管柱中引起循环热效应；额外层位的生产带入了更多的CO2释放。释放。严重的井完整性问题会导致在严重的井完整性问题会导致在HSE方面的巨大影响，并且在经方面的巨大影响，并且在经济上有巨大损失，因为它导致了长时间的生产停止与大量时间的修济上有巨大损失，因为它导致了长时间的生产停止与大量时间的修井作业。井作业。29

11、黄岛输油管道泄漏爆炸黄岛输油管道泄漏爆炸302013年11月22日10时25分，位于山东省青岛经济技术开发区的中国石油化工股份有限公司管道储运分公司东黄输油管道泄漏原油进入市政排水暗渠，在形成密闭空间的暗渠内油气积聚遇火花发生爆炸，造成造成6262人死亡、人死亡、136136人受伤，直接经济损失人受伤，直接经济损失7517275172万元。万元。黄岛输油管道泄漏爆炸黄岛输油管道泄漏爆炸31事故原因事故原因 u直接原因：直接原因：u 输油管道与排水暗渠交汇处输油管道与排水暗渠交汇处管道腐蚀减薄、管道管道腐蚀减薄、管道破裂、原油泄漏破裂、原油泄漏，流入排水暗渠及反冲到路面。原油，流入排水暗渠及反冲

12、到路面。原油泄漏后，现场处置人员采用液压破碎锤在暗渠盖板上泄漏后，现场处置人员采用液压破碎锤在暗渠盖板上打孔破碎，产生撞击火花，引发暗渠内油气爆炸。打孔破碎，产生撞击火花，引发暗渠内油气爆炸。32库帕鲁克油田库帕鲁克油田-注入缓蚀剂注入缓蚀剂失效原因：a)导管环空进入富氧海水；b)表层套管环空内海水与水泥环释放出来的离子共同作用提高腐蚀效率；c)生产套管温度较高且管壁较薄。20062006年到年到20102010年间年间12701270口井中有口井中有870870口完成了缓蚀剂注入口完成了缓蚀剂注入33塔里木油田塔里木油田-高压气井漏失高压气井漏失（a）本体漏点(b)密封面穿孔34塔里木油田塔

13、里木油田-高压气井漏失高压气井漏失35硫化氢应力腐蚀开裂硫化氢应力腐蚀开裂(SCC)的危害的危害u应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效形式。应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效形式。u美国杜邦化学公司曾分析在美国杜邦化学公司曾分析在4 4年中发生的金属管道和设备的年中发生的金属管道和设备的685685例破坏例破坏事故，有近事故，有近6060是由于腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀是由于腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀开裂占开裂占13.713.7。u根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达

14、裂甚至高达6060，居各类腐蚀破坏事故之冠居各类腐蚀破坏事故之冠。应力腐蚀开裂的频繁发。应力腐蚀开裂的频繁发生及其造成的巨大危害，引起了人们的关注。生及其造成的巨大危害，引起了人们的关注。 36某出口管弯头硫化氢应力腐蚀开裂某出口管弯头硫化氢应力腐蚀开裂 硫化氢应力腐蚀开裂硫化氢应力腐蚀开裂(SCC)的危害的危害37硫化氢应力腐蚀开裂硫化氢应力腐蚀开裂(SCC)的危害的危害38使用使用1414年后弯头年后弯头的壁厚减薄的壁厚减薄内壁应力腐蚀开内壁应力腐蚀开裂裂纹形貌裂裂纹形貌硫化氢应力腐蚀开裂硫化氢应力腐蚀开裂(SCC)的危害的危害39 硫化氢腐蚀的预防措施硫化氢腐蚀的预防措施1. 1. 选用

15、抗硫化氢材料选用抗硫化氢材料 抗硫化氢材料抗硫化氢材料主要是指对硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤有一定抗力主要是指对硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤有一定抗力或对这种开裂不敏感的材料。或对这种开裂不敏感的材料。同时采用低硬度（强度）和完全淬火回同时采用低硬度（强度）和完全淬火回火处理工艺火处理工艺对材料抗硫化氢腐蚀是有利的。对材料抗硫化氢腐蚀是有利的。 美国国家腐蚀工程师学会美国国家腐蚀工程师学会( (NACE)NACE)标准标准MRMR010175(198075(1980年修订年修订) )中中规规定定：含硫化氢环境中使用的钻杆、钻杆接头、钻铤和其它管材的最大：含硫化氢环境中使用的钻杆、钻杆接头、钻铤和其

16、它管材的最大硬度不许高于硬度不许高于HRC22HRC22；钻杆接头与钻杆的焊接及热影响区应进行钻杆接头与钻杆的焊接及热影响区应进行淬火淬火595595以上温度的回火处理以上温度的回火处理；对于最小屈服强度大于；对于最小屈服强度大于655655MPaMPa的钢材应进的钢材应进行淬火回火处理，行淬火回火处理，以获得抗硫化物应力腐蚀开裂的最佳能力。以获得抗硫化物应力腐蚀开裂的最佳能力。40抗抗H H2 2S S腐蚀钢材的基本要求腐蚀钢材的基本要求: : 成分设计合理成分设计合理：材料的抗材料的抗H2S应力断裂性能主要与材料的晶界强度有关应力断裂性能主要与材料的晶界强度有关，因此常常加入，因此常常加入

17、Cr、Mo、Nb、Ti、Cu等合金元素等合金元素细化原始奥氏体晶粒度细化原始奥氏体晶粒度。超细晶粒原始奥氏体经淬火后，形成超细晶粒铁素体和分布良好的超细。超细晶粒原始奥氏体经淬火后，形成超细晶粒铁素体和分布良好的超细碳化物组织，是开发抗硫化物应力腐蚀的高强度钢最有效的途径碳化物组织，是开发抗硫化物应力腐蚀的高强度钢最有效的途径。采用有害元素采用有害元素(包括氢包括氢, 氧氧, 氮等氮等)含量很低纯净钢含量很低纯净钢； 良好的淬透性和均匀细小的回火组织，硬度波动尽可能小良好的淬透性和均匀细小的回火组织，硬度波动尽可能小； 回火稳定性好，回火温度高回火稳定性好，回火温度高(600)； 良好的韧性良

18、好的韧性； 消除残余拉应力消除残余拉应力。41油气田常用的抗油气田常用的抗SSCCSSCC油套管及输送管油套管及输送管标准标准操作温度操作温度钢级钢级API规范规范5CT油管及套管油管及套管用于所有温度用于所有温度H-40，J-55，L-55C-75（1、2、3型），型），L-80（1型）型）用于大于或等于用于大于或等于65 N80（Q和和T级），级），C-95级（最大屈服级（最大屈服强度不大于强度不大于760MPa的专用的专用Q和和T级）级）用于大于或等于用于大于或等于80P-105和和P-110级（最大屈服强度达到级（最大屈服强度达到965.5MPa的专用的专用Q和和T级）级）API规范规

19、范5L管线钢管管线钢管（无缝管）（无缝管）用于所有温度用于所有温度A、B、X42、X46、X52ASTM标准标准（无缝管）（无缝管）用于所有温度用于所有温度A-53、A106（A、B、C）GB/T8163-1987用于所有温度用于所有温度10、20、09MnV422.2.添加缓蚀剂添加缓蚀剂 实践证明合理实践证明合理添加缓蚀剂是防止含添加缓蚀剂是防止含H H2 2S S酸性油气对碳钢和低合金酸性油气对碳钢和低合金钢设施腐蚀的一种有效方法钢设施腐蚀的一种有效方法。缓蚀剂对应用条件的选择性要求很高，。缓蚀剂对应用条件的选择性要求很高，针对性很强。不同介质或材料往往要求的缓蚀剂也不同，甚至同一种针对性很强。不同介质或材料往往要求的缓蚀剂也不同，甚至同一种介质，当操作条件介质，当操作条件( (如温度、压力、浓度、流速等如温度、压力、浓度、流速等) )改变时，所采用的改变时，所采用的缓蚀剂可能也需要改变。缓蚀剂可能也需要改变。 用于含用于含H H2 2S S酸性环境中的缓蚀剂，通常为含氧的有机缓蚀剂酸性环境中的缓蚀剂，通常为含氧的有机缓蚀剂( (成膜成膜型缓蚀剂型缓蚀剂) )，有胺类、米唑啉、酰胺类和季胺盐，也包括含硫、磷的有胺类、米唑啉、酰胺类和季胺盐，也包括