获奖项目名称：

油气井套管安全服役全生命周期保障技术及其工程化应用

第一完成单位：

陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院

项目联系人：

方晓君

联系人电话：

18092151652

联系人邮箱：

46087189@qq.com

项目简介：

1、项目研究的目的意义
  我国油气勘探开发主战场逐步转向地质条件复杂、腐蚀环境严峻的苛刻工况，井筒管柱作为连接地下油气藏与地面生产系统的唯一通道，其完整性是保障油气井长期安全运行的关键。然而井下套管长期处于高温、高压、强腐蚀介质与交变载荷共同作用的复杂环境中，腐蚀失效风险极高，防护与损伤修复难度极大，保障油气井套管全生命周期的安全服役一直是世界级难题，主要表现为“复杂环境下腐蚀机理不清、长效防护难、井下监测技术缺乏”等一系列突出问题。
  延长油田联合西南石油大学、西安交通大学“产-学-研-用”攻关十余年，通过“机理研究-防护创新-智能运维”形成了“油气井套管安全服役全生命周期保障技术体系”，大幅提升了井筒管柱的安全性、可靠性和服役寿命，有效降低了因套管腐蚀失效导致的井筒报废风险和维护成本，切实保障了生产平稳运行、作业人员及周边生态环境安全，为油气田安全高效开发提供了重要支撑。
2、主要技术创新点
  （1）建立了油气井套管多因素耦合腐蚀评价方法，揭示了复杂环境下套管-水泥环的腐蚀演化机制，为井筒完整性管理提供了核心理论支撑。创建了最高工作温度300℃、气密封压力70Mpa的管路循环动态腐蚀评价装置及方法，模拟实验结果与现场符合率提升至85%以上；揭示了井筒套管腐蚀演化规律，探明了套管内外壁腐蚀机制；揭示了水泥石腐蚀损伤演化规律，建立了评估套管-水泥环界面裂纹扩展风险的能量释放率预测方法，为井筒完整性设计和评价提供了理论依据。
  （2）攻克了碳钢套管防护关键材料与防护工艺难题，突破了传统技术的防护极限，使套管防护效果及服役寿命实现数量级提升。首创CCUS井筒“六剂合一”水基环空保护液体系与一体化防护技术，突破井筒多药剂相互干扰的技术瓶颈，防护效果提升35%以上；研发了纳米二维氨基化MXene/EP高耐磨耐蚀涂层，耐磨性能得到数量级提升，磨损率降低至3.13×10-9mm3/(N·m)；提出油气井套管二次损坏预防方法，研发了“驱替-暂堵-填充-封固”防治工艺，套损井修复后服役周期提升至原来的2-3倍。
  （3）构建了集监测、预测、预警为一体的井筒套管安全运维技术体系，实现了油气井安全风险管控由“被动事后应对”向“主动超前防控”的转变。将分布式光纤监测技术于国内外首例成功应用于CCUS项目，实现了对井筒应变、温度以及振动三参数的实时监测，并构建了“空-地-井”多源数据协同的立体化监测网络；建立基于实测腐蚀速率及剩余强度的套管服役寿命预测方法，为经济型管材的使用提供理论依据；研发了基于腐蚀、力学、地质等多元统筹的安全风险预警系统，实现了安全风险的量化评估与超前预警。
3、成果产生的价值
  成果获授权专利24件（其中发明专利22件），登记软件著作权2件，出版专著3部，发表论文 26篇（其中SCI 20篇、EI 3篇），制定行业标准5项。
  该项目成功攻克套管损坏引发油气井“非计划停产与报废”的行业痛点，已在延长油田靖边采油厂、下寺湾采油厂等多个主力区块推广应用，实现单井服役寿命延长20%-30%、修井次数减少30%-50%、单井修井费用节省数十万元至百万元，累计节约成本4.29亿元，新增总利润5.12亿元，社会经济效益显著。相关成果为我国油气资源向更深、更复杂领域战略拓展提供了井筒完整性全生命周期技术支撑，有力助推国家能源安全与碳减排战略协同共赢。
  经中国腐蚀与防护学会组织评价，本项目成果整体达到国际先进水平，其中CCUS多功能水基环空保护液（CCUS注入井“六剂合一”环空保护液体系与一体化防护技术）和纳米复合涂层（CCUS注入井纳米二维氨基化MXene复合超滑高耐磨耐蚀涂层技术）两项创新点达到国际领先。