[发明专利]一种用于套管的腐蚀寿命预测方法

权利要求书

1.一种油气井套管的腐蚀寿命预测方法，其特征在于，包含如下步骤：

步骤1：依据油气井套管的服役环境，利用高温高压釜模拟实际工况对套管材质进行腐蚀测试，测试时间为n＝[X₁，X₂，X₃，…X_i，…X_n]，n表示测试时间长短，X_i＝3d，7d，15d，30d，90d和180d，并利用腐蚀速率公式(1)分别求取材质的均匀腐蚀速率值；

式中：υ_cor为实测腐蚀速率，mm/a；Δm为腐蚀试验前后试样的质量之差，g；ρ为试样密度，g/cm；A为试样表面积，cm²；n为腐蚀时间，d；

步骤2：将步骤1中测得的腐蚀速率与服役时间进行多元线性回归分析，得到腐蚀速率与腐蚀时间的方程，其公式表示为(2)；

υ′_cor＝f(t) (2)

式中：υ′_cor为腐蚀速率，mm/a；t为腐蚀时间，a；

步骤3：将步骤2中的腐蚀速率代入公式(3)中，得到套管在腐蚀后的实际壁厚D₁；

D₁＝D₀-υ′_cor×t (3)

式中：υ′_cor为腐蚀速率，mm/a；D₁为套管腐蚀后的实际壁厚，mm；D₀为套管的名义壁厚，mm；t为腐蚀时间，a；

步骤4：将步骤3中套管腐蚀后的实际壁厚D₁代入公式(4)中，求出不同服役年限下套管的剩余抗内压强度P_in，其公式表示为(5)；

式中：P_in为套管的抗内压强度，MPa；D₁为套管腐蚀后的实际壁厚，mm；σ_y为套管屈服强度，MPa；D₀为套管的名义壁厚，mm；υ′_cor为腐蚀速率，mm/a；t为腐蚀时间，a；φ为套管名义直径，mm；

步骤5：将步骤4中套管剩余抗内压强度代入公式(6)中计算出套管抗内压安全系数k_in，其公式表示为(7)；

式中：k_in为抗内压安全系数，P_in为套管抗内压强度，MPa；P_w为工作压力，MPa；D₀为套管的名义壁厚，mm；υ′_cor为腐蚀速率，mm/a；t为腐蚀时间，a；φ为套管名义直径，mm；σ_y为套管屈服强度，MPa；

步骤6：取套管的抗内压安全系数阈值k，另k＝k_in，将套管的抗内压安全系数阈值代入公式(7)中，计算套管的抗内压安全服役年限T₁；

步骤7：将步骤3中套管腐蚀后的实际壁厚D₁代入套管剩余抗挤强度公式(8)，求出套管的剩余抗挤强度，其公式表示为(11)；

P_sq＝{(P_e+P_y)-[(P_e-P_y)+4P_eP_yH_t]^1/2}÷[2(1-H_t)] (8)

其中：

P_y＝k_y×2f_min(D₁/φ)[1+D₁/(2φ)] (9)

P_e＝0.825×2E/[(1-υ²)(φ/D₁)(φ/D₁-1)²] (10)

P_sq＝{(P′_e+P′_y)-[(P′_e-P′_y)+4P′_eP′_yH_t]^1/2}÷[2(1-H_t)] (11)

其中：

P′_y＝k_y×2f_min((D₀-υ′_cor×t)/φ)[1+(D₀-υ′_cor×t)/(2φ)] (12)

P′_e＝0.825×2E/[(1-υ²)(φ/(D₀-υ′_cor×t))(φ/(D₀-υ′_cor×t)-1)²] (13)

式中：P为设计抗挤强度，MPa；P_e为设计弹性强度，MPa；P_y为设计屈服强度，MPa；H_t为制造缺陷影响因子；k_y为设计屈服强度折减系数；f_min为材料最小屈服强度，MPa；E为材料弹性模量，2.07×10⁵MPa；υ为泊松比，0.28；φ为套管名义直径，mm；D₀为套管的名义壁厚，mm；υ′_cor为腐蚀速率，mm/a；t为腐蚀时间，a；P′_e为套管腐蚀后的弹性强度，P′_y为套管腐蚀后的屈服强度，MPa；

步骤8：将步骤7中套管剩余抗挤强度P_sq代入公式(14)中计算出套管的抗挤安全系数k_sq公式，其公式表示为(15)；

k_sq＝{(P′_e+P′_y)-[(P′_e-P′_y)+4P′_eP′_yH_t]^1/2}÷[2ρgh(1-H_t)] (15)

式中：k_sq为抗挤安全系数，P_sq为套管抗挤强度，MPa；ρ为钻井液的密度，kg/m³；g为重力加速度，9.8m/s²；h为井深，m；P′_e为套管腐蚀后的弹性强度，P′_y为套管腐蚀后的屈服强度，MPa；H_t为制造缺陷影响因子；

步骤9：取套管的抗挤安全系数阈值为k_e，另k_sa＝k_e，将套管的抗挤安全系数阈值k_e代入套管的抗挤安全系数公式(15)中，计算套管的抗挤安全服役年限T₂；

步骤10：将套管的抗内压安全服役年限T₁和抗挤安全服役年限T₂代入公式(16)求取套管的安全服役年限腐蚀年限T。

T＝min{T₁，T₂} (16)