在油气开发过程中,套管在使用功能和建设费用上都有一定的使用价值。套管的损坏,将会对油气的正常生产带来严重影响,而腐蚀是导致套管损坏的重要因素。因此,对油气井套管腐蚀展开研究是十分必要的。本文以中国西南片区焦石坝页岩气开采区块为工程依托,在页岩气采输过程中气井套管腐蚀为主要研究对象,对套管内腐蚀规律模拟与应用展开研究分析。主要研究内容包括采用现场挂片实验,对该环境条件下生产井用套管内腐蚀的机理研究;采用理论分析与室内挂片实验相结合的方式,对不同影响因素下的套管材发生CO₂腐蚀的规律研究;运用腐蚀速率预测模型和室内挂片实验相结合的方式,建立了适用于该页岩气田套管井筒内CO₂腐蚀速率预测模型。论文主要研究内容包括:(1)对焦石坝区块套管生产井的页岩气组分、采出水、井身结构、套管选材、气藏压力及温度等进行了分析,为设计和实施现场挂片腐蚀实验提供了基础。确定了该页岩气组分存在不同含量的CO₂,不含H2S等有毒有害气体;初步推断CO₂是导致套管发生腐蚀的重要因素之一;采出水中所含的离子(Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-)均会给套管内腐蚀产生影响。(2)设计出一种合理可行的现场挂片腐蚀实验,并在1HF、5-1HF、5-2HF井进行了现场挂片腐蚀实验,来对气井套管腐蚀机理研究。根据试样现场挂片腐蚀的结果计算了1HF、5-1HF、5-2HF井的平均腐蚀速率。同时使用EDS、SEM分析了试样的腐蚀产物成分、腐蚀形貌,确定了该气田套管内腐蚀的机理。(3)结合工程实际,对气井用套管材发生CO₂腐蚀速率的影响因素进行了室内实验研究。室内挂片腐蚀实验主要对温度、CO₂分压、流速、Cl-浓度、HCO3-离子浓度等因素进行CO₂腐蚀规律的影响分析,确定了该页岩气田发生动态CO₂腐蚀速率的主要影响因素。(4)在理论分析和实验研究的基础上,建立套管井筒内CO₂腐蚀速率预测模型。在室内实验的基础上,建立了流速、Cl-浓度作用下对CO₂腐蚀速率影响的预测模型;进行室内挂片腐蚀实验模拟不同井深的套管CO₂腐蚀速率;以DWM腐蚀速率预测模型为基础,运用室内实验数据对DWM模型进行修正,并用现场实验数据进行验证,得到具有一定适用性的套管CO₂腐蚀速率预测模型。