S135鉆桿鋼氧腐蝕和腐蝕疲勞影響因素的研究.pdf

1、在石油鉆井工程中，鉆桿腐蝕和腐蝕疲勞是引發(fā)鉆具失效的主要因素。近年來(lái)，隨著鉆井向深井、大位移井、水平井等高難度井的發(fā)展，鉆桿腐蝕和腐蝕疲勞失效問(wèn)題日趨嚴(yán)重，亟待解決。本文選用S135鉆桿鋼作為研究對(duì)象，進(jìn)行鉆桿鋼的氧腐蝕和腐蝕疲勞行為研究。 基于系統(tǒng)的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)腐蝕產(chǎn)物的X衍射分析，研究鉆桿鋼在3﹪NaCl溶液中的氧腐蝕機(jī)理，得出鉆桿鋼在中性或弱堿性溶液中的腐蝕是氧去極化作用，同時(shí)指出氧氣在3﹪NaCl鹽水鉆井液中的擴(kuò)散過(guò)程

2、控制著整個(gè)吸氧腐蝕的速度。通過(guò)室內(nèi)高壓釜?jiǎng)討B(tài)模擬試驗(yàn)，分別研究了鉆井液中含氧量、鉆井液溫度、電機(jī)鉆速和鉆井液鹽濃度對(duì)鉆桿鋼的氧腐蝕速率影響規(guī)律。結(jié)果表明鉆井液含氧量和電機(jī)鉆速的增加會(huì)促進(jìn)鉆桿鋼的氧腐蝕速率，而鉆井液溫度和含鹽量對(duì)鉆桿鋼的氧腐蝕速率具有雙重作用。 本文通過(guò)鉆桿鋼在3.5﹪NaCl溶液中的三點(diǎn)彎曲腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)，結(jié)合理論分析，系統(tǒng)深入地研究了BNK鉆桿鋼和NKK鉆桿鋼的近門(mén)檻區(qū)和Paris區(qū)的腐蝕疲勞行為。在對(duì)鉆桿鋼在

3、Paris區(qū)的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線分析中采用Origin軟件進(jìn)行線性擬合，建立了兩種鉆桿鋼的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值之間的關(guān)系，為帶有缺陷鉆桿鋼的剩余疲勞壽命預(yù)估提供了理論依據(jù)。運(yùn)用金相電子顯微鏡、圖像分析儀等檢測(cè)儀器揭示了鉆桿鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展與鉆桿鋼的組織之間的關(guān)系，結(jié)果表明材料的沖擊韌性和材料偏析對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率有較大影響。最后采用數(shù)碼相機(jī)和掃描電子顯微鏡等設(shè)備進(jìn)行鉆桿鋼的宏觀形貌和微觀形貌的特征研究，全面