Failure analysis of geothermal perforated casing tubing in H2S and O2 containing environment

Autor: Prabowo, Harris, Pratesa, Yudha, Tohari, Askin, Mudakir, Ali, Munir, Badrul, Soedarsono, Johny W.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 12 (108) (2020): Матеріалознавство; 72-78
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 12 (108) (2020): Материаловедение; 72-78
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6, № 12 (108) (2020): Materials Science; 72-78
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: A failure incident occurred on perforated casing tubing for geothermal wells. The damage happened during the drilling process by an air drilling technique after eleven days from the installation. Even though air drilling is a common method for geothermal drilling, this incident showed a lesson to learn to prevent a similar accident in the future. Failure analysis based on the laboratory and field observation was done to get the failure incident's root cause. The visual identification result showed a severe depletion and cracks in the tubing at a depth of 1,450–1,500 m. Optical emission spectroscopy and the tensile test showed materials appropriateness to the specifications. The corrosion attacked from the outer side of the tube. This tubing was exposed to an environment with significant H2S, CO2, water steam, and oxygen from the air drilling process. The results of X-ray diffraction analysis (XRD) showed FeS and Fe3O4 in the corrosion product. Both of the scale formed as a different layer, where the FeS is formed below the Fe3O4 layer. The energy dispersive spectroscopy (EDS) results revealed that each tubing's sulfur content gets an increase in the deeper location. The gas sampling result showed that H2S gas is more dominant than CO2 gas, which showed the sour service condition. Corrosion rate calculation modeling was also performed based on the environment parameter; the result is lower than the real cases. The oxygen from air drilling also accelerates the corrosion rate as it acted as an oxidizing agent in the process. Free sulfur is possibly formed, which is possibly transformed into sulfuric acid. This study showed the lesson learn about the deadly combination of sulfur, oxygen, H2S, and CO2, making a severe corrosion rate in the perforated tubing
Произошло повреждение перфорированных обсадных труб для геотермальных скважин. Повреждение произошло в процессе пневмоударного бурения через одиннадцать дней после установки. Несмотря на то, что пневмоударное бурение является распространенным методом геотермального бурения, данный инцидент показал урок, который необходимо усвоить для предотвращения подобных аварий в будущем. На основе лабораторных и полевых наблюдений проведен анализ для установления первопричины повреждения. Результат визуальной идентификации показал сильное истощение и трещины в трубах на глубине 1450-1500 м. Согласно оптической эмиссионной спектроскопии и испытанию на растяжение, материалы соответствовали техническим требованиям. Коррозия наступила с внешней стороны трубы. Эта труба подвергалась воздействию окружающей среды со значительным содержанием H2S, CO2, водяного пара и кислорода в процессе пневмоударного бурения. Результаты рентгеноструктурного анализа (РСА) показали наличие FeS и Fe3O4 в продукте коррозии. Обе окалины образованы в виде отдельного слоя, где FeS образуется ниже слоя Fe3O4. Результаты энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) показали, что содержание серы в каждой трубе увеличивается по мере углубления. По результатам отбора проб, содержание газа H2S преобладает над CO2, что свидетельствует об эксплуатации в кислотных условиях. Проводилось также моделирование скорости коррозии на основе параметра окружающей среды; результат оказался ниже, чем в реальных случаях. Кислород от пневмоударного бурения также увеличивает скорость коррозии, поскольку он действует как окислитель в этом процессе. Возможно образование свободной серы, которая, возможно, превращается в серную кислоту. Данное исследование показало, что губительное сочетание серы, кислорода, H2S и CO2 вызывает сильную коррозию в перфорированных трубах
Відбулось пошкодження перфорованих обсадних труб для геотермальних свердловин. Пошкодження сталося в процесі пневмоударного буріння через одинадцять днів після установки. Незважаючи на те, що пневмоударное буріння є поширеним методом геотермального буріння, даний інцидент показав урок, який необхідно засвоїти для запобігання подібних аварій в майбутньому. На основі лабораторних та польових спостережень проведено аналіз для встановлення першопричини пошкодження. Результат візуальної ідентифікації показав сильне виснаження і тріщини в трубах на глибині 1450–1500 м. Відповідно до оптичної емісійної спектроскопії та випробування на розтягування, матеріали відповідали технічним вимогам. Корозія настала із зовнішнього боку труби. Ця труба піддавалася впливу навколишнього середовища зі значним вмістом H2S, CO2, водяної пари і кисню в процесі пневмоударного буріння. Результати рентгеноструктурного аналізу (РСА) показали наявність FeS і Fe3O4 в продукті корозії. Обидві окалини утворені у вигляді окремого шару, де FeS утворюється нижче шару Fe3O4. Результати енергодисперсійної спектроскопії (ЕДС) показали, що вміст сірки в кожній трубі збільшується в міру поглиблення. За результатами відбору проб, вміст газу H2S переважає над CO2, що свідчить про експлуатацію в кислотних умовах. Проводилося також моделювання швидкості корозії на основі параметра навколишнього середовища; результат виявився нижчим, ніж у реальних випадках. Кисень від пневмоударного буріння також збільшує швидкість корозії, оскільки він діє як окислювач в цьому процесі. Можливе утворення вільної сірки, яка, можливо, перетворюється в сірчану кислоту. Дане дослідження показало, що згубне поєднання сірки, кисню, H2S і CO2 викликає сильну корозію в перфорованих трубах
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: