普光氣田是迄今為止中國(guó)南方發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量規(guī)模最大、埋藏最深、資源豐度最高的特大型整裝海相氣田。由于其H₂S、CO₂含量高、平均分別達(dá)15.18%和8.68%。這些酸性腐蝕介質(zhì)不僅存在于氣藏當(dāng)中，在深層底層中其含量也較高。因此，在鉆井過(guò)程中鉆桿往往因發(fā)生H₂S應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂而失效。

 

      從2003年普光氣田勘探取得實(shí)質(zhì)性突破以來(lái)，在456平方公里的面積內(nèi)進(jìn)行了大量的鉆探勘察工作。在這些鉆探勘察工作中，發(fā)生了大量的釬頭脆性開裂事故，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。圖1為某次斷裂釬頭的宏觀形貌。同種/同批釬頭曾經(jīng)大量應(yīng)用于新疆各油氣田的鉆探工作，均未發(fā)生任何脆性斷裂事故。新疆各油氣田的環(huán)境條件與普光氣田的差別就在于H₂S含量上，普光氣田高含H₂S氣體，新疆油氣田高含CO₂基本不含H₂S。因此，從環(huán)境條件上講，H₂S對(duì)高強(qiáng)鋼的應(yīng)力腐蝕作用必須作為重點(diǎn)研究對(duì)象。由于釬頭斷裂均造成停工、打撈、修井以及安全保障工作等附加工作，每次事故均會(huì)導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)元損失。

      調(diào)查分析結(jié)果表明：金相和化學(xué)分析結(jié)果表明，失效釬頭斷口附近的組織為正常的調(diào)質(zhì)組織，夾雜物尺寸和形態(tài)均正常，斷口附近的化學(xué)成分正常。對(duì)失效釬頭材料的力學(xué)性能測(cè)表明，該材料的屈強(qiáng)比較高，材料的延伸率很低，塑性降低明顯，表明材料在服役過(guò)程中發(fā)生了氫脆。殘余應(yīng)力試驗(yàn)表明失效釬頭的周向不存在明顯殘余應(yīng)力。對(duì)失效斷口的分析和失效材質(zhì)的疲勞試驗(yàn)表明，釬頭失效的原因之一是沖擊疲勞斷裂，扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力起主要作用；粗糙表面或內(nèi)部較大的夾雜物促進(jìn)了裂紋發(fā)生，對(duì)最終斷裂失效取到促進(jìn)作用。釬頭開裂事故的主要原因是典型的高強(qiáng)鋼濕硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂，屬于氫脆型，并伴有腐蝕疲勞的發(fā)生。建議更換在此環(huán)境下服役的釬頭的材質(zhì)，在保證強(qiáng)度、硬度等指標(biāo)的前提下，采用較低屈強(qiáng)比、耐疲勞和耐腐蝕的材料。提高釬頭表面加工精度，尤其是內(nèi)徑表面的精度。在釬頭使用前，進(jìn)行缺陷和夾雜無(wú)損檢測(cè)。