2025年油井材料考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.下列油井管材料中，不屬于API5CT標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的鋼級是：A.L80-13CrB.P110QC.316L不銹鋼D.N80Q2.硫化氫（H?S）環(huán)境下，油井管材料的臨界應(yīng)力腐蝕開裂（SSC）敏感性主要與哪種元素的含量直接相關(guān)？A.碳（C）B.硫（S）C.鉻（Cr）D.氫（H）3.熱采井（注蒸汽開采）中，套管材料需重點(diǎn)考慮的性能是：A.低溫沖擊韌性B.高溫持久強(qiáng)度C.抗CO?均勻腐蝕能力D.抗磨損性能4.用于酸性氣井（含H?S、CO?）的超級13Cr不銹鋼，其鉻含量通常為：A.11-13%B.13-15%C.15-17%D.17-19%5.下列涂層技術(shù)中，最適合用于油管內(nèi)表面抗磨損防護(hù)的是：A.環(huán)氧粉末涂層B.滲鋁涂層C.碳化鎢熱噴涂D.聚四氟乙烯（PTFE）涂層6.鉆桿接頭材料（如S135鋼級）的關(guān)鍵性能指標(biāo)是：A.抗H?S應(yīng)力腐蝕性能B.高疲勞強(qiáng)度C.低屈強(qiáng)比D.良好的焊接性7.NACEMR0175標(biāo)準(zhǔn)中，對H?S環(huán)境下使用的低合金鋼硬度限制為：A.≤22HRCB.≤25HRCC.≤28HRCD.≤30HRC8.二氧化碳（CO?）腐蝕的主要產(chǎn)物膜是：A.FeSB.FeCO?C.Fe?O?D.FeCl?9.用于海洋深水油氣井的隔水管材料，優(yōu)先選用的鋼級是：A.API5LX65B.API5CTP110C.API5B110D.API5LX8010.緩蝕劑在油井管防護(hù)中的核心作用機(jī)理是：A.形成物理屏障隔絕介質(zhì)B.改變金屬表面電化學(xué)性質(zhì)C.提高材料表面硬度D.降低介質(zhì)腐蝕性11.下列材料中，抗Cl?應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）性能最優(yōu)的是：A.22Cr雙相不銹鋼B.316L奧氏體不銹鋼C.Inconel718鎳基合金D.普通碳鋼12.油井水泥石的主要膠凝成分是：A.硅酸三鈣（C?S）B.鋁酸三鈣（C?A）C.鐵鋁酸四鈣（C?AF）D.硅酸二鈣（C?S）13.高溫高壓（HPHT）井中，套管柱設(shè)計(jì)需重點(diǎn)校核的參數(shù)是：A.抗外擠強(qiáng)度B.抗內(nèi)壓強(qiáng)度C.抗拉強(qiáng)度D.抗扭強(qiáng)度14.微生物腐蝕（MIC）在油井中的主要作用菌種是：A.硫酸鹽還原菌（SRB）B.鐵氧化菌（IOB）C.產(chǎn)酸菌（APB）D.以上均是15.用于壓裂管柱的材料需具備的關(guān)鍵性能是：A.高抗H?S應(yīng)力腐蝕性能B.高抗疲勞和抗沖蝕性能C.良好的焊接性D.低摩擦系數(shù)二、填空題（每空1分，共20分）1.API5CT標(biāo)準(zhǔn)中，L80鋼級的最小屈服強(qiáng)度為______MPa。2.油井管螺紋連接的密封性能主要由______和______共同保證。3.氫致開裂（HIC）的敏感材料通常為______、______較低的碳鋼或低合金鋼。4.熱采井套管材料需滿足______℃以上的高溫強(qiáng)度要求，常用材料為______或______。5.鎳基合金（如Inconel625）在酸性環(huán)境中的耐蝕性主要依賴于______元素形成的鈍化膜。6.油井水泥的凝固過程分為______、______和______三個(gè)階段。7.海洋油井管的海水腐蝕主要包括______腐蝕和______腐蝕兩種形式。8.鉆桿的失效模式主要有______、______和______。9.緩蝕劑按作用機(jī)理可分為______型、______型和______型。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述油套管用鋼（如N80）與鉆桿用鋼（如G105）在性能要求上的主要差異。2.分析CO?腐蝕的主要影響因素，并說明超級13Cr不銹鋼抗CO?腐蝕的原理。3.列舉H?S環(huán)境下油井管選材的5條關(guān)鍵原則，并解釋其依據(jù)。4.對比環(huán)氧涂層與金屬滲鋁涂層在油井管防護(hù)中的優(yōu)缺點(diǎn)。5.說明熱采井套管材料（如P110H）需具備的特殊性能及其設(shè)計(jì)依據(jù)。四、綜合分析題（共10分）某深層頁巖氣井，井深5500m，地層溫度180℃，地層流體含H?S5%（分壓0.8MPa）、CO?12%（分壓2.0MPa），氯離子濃度250000mg/L。請結(jié)合材料性能與腐蝕機(jī)理，設(shè)計(jì)該井油套管的選材方案，并說明理由。--答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.C（API5CT主要涵蓋碳鋼、低合金鋼及部分不銹鋼，316L屬于奧氏體不銹鋼，通常執(zhí)行ASTM標(biāo)準(zhǔn)）2.A（碳含量升高會(huì)增加材料硬度和氫脆敏感性，NACE標(biāo)準(zhǔn)對C含量有嚴(yán)格限制）3.B（注蒸汽溫度可達(dá)350℃以上，需材料在高溫下保持足夠強(qiáng)度）4.B（超級13Cr含Cr約13-15%，添加Mo、Ni等元素提升耐蝕性）5.C（碳化鎢熱噴涂硬度高，抗磨損性能優(yōu)異）6.B（鉆桿承受周期性拉壓和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度是關(guān)鍵）7.A（NACEMR0175規(guī)定H?S環(huán)境下低合金鋼硬度≤22HRC，防止氫脆）8.B（CO?溶于水提供H?CO?，與Fe反應(yīng)提供FeCO?腐蝕產(chǎn)物膜）9.D（海洋深水隔水管需高抗拉強(qiáng)度，X80鋼級滿足深水高壓需求）10.B（緩蝕劑通過吸附在金屬表面，改變雙電層結(jié)構(gòu)或抑制電化學(xué)反應(yīng)）11.C（鎳基合金含高Ni、Cr，抗Cl?SCC性能優(yōu)于不銹鋼）12.A（硅酸三鈣水化快，是水泥石早期強(qiáng)度的主要來源）13.B（HPHT井內(nèi)壓高，需校核抗內(nèi)壓強(qiáng)度防止擠毀）14.D（SRB、IOB、APB協(xié)同作用加劇腐蝕）15.B（壓裂過程中管柱受高頻高壓沖擊，需高抗疲勞和抗沖蝕性能）二、填空題1.5522.螺紋密封性；密封脂填充3.硫含量高；韌性4.300；P110H；13Cr熱采專用鋼5.鉻（Cr）6.初始凝固；中間凝固；最終凝固7.均勻；局部（點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕）8.疲勞斷裂；磨損；腐蝕9.陽極抑制；陰極抑制；混合抑制三、簡答題1.主要差異：①油套管側(cè)重抗外擠、內(nèi)壓和腐蝕性能（長期靜態(tài)服役）；鉆桿側(cè)重疲勞強(qiáng)度和抗扭性能（動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)受力）。②油套管屈強(qiáng)比（σs/σb）通常≤0.92，鉆桿屈強(qiáng)比更高（如G105可達(dá)0.95）以提高承載能力。③油套管需良好的焊接性（下井連接），鉆桿接頭需高硬度（抗磨損）。2.CO?腐蝕影響因素：溫度（100-150℃最嚴(yán)重）、CO?分壓（分壓＞0.021MPa即可能腐蝕）、流速（高流速加劇沖蝕）、pH值（酸性環(huán)境加速腐蝕）。超級13Cr抗腐蝕原理：Cr含量≥13%時(shí)，表面形成致密Cr?O?鈍化膜，Mo元素增強(qiáng)膜穩(wěn)定性，Ni改善韌性，抑制點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。3.選材原則：①選用低強(qiáng)度鋼級（如L80-1），降低應(yīng)力腐蝕敏感性（強(qiáng)度↑，SSC風(fēng)險(xiǎn)↑）；②控制S、P雜質(zhì)含量（≤0.015%），減少夾雜物引發(fā)的氫陷阱；③限制硬度≤22HRC（NACE要求），避免氫致開裂；④優(yōu)先選用抗硫鋼（如C110S），經(jīng)淬火+回火處理改善組織均勻性；⑤對高含硫井，采用不銹鋼或鎳基合金（如22Cr雙相鋼），通過合金化提高耐蝕性。4.環(huán)氧涂層優(yōu)點(diǎn)：成本低、施工方便、絕緣性好；缺點(diǎn)：高溫易老化（≤150℃）、抗磨損性差。金屬滲鋁涂層優(yōu)點(diǎn)：耐高溫（≤600℃）、與基體結(jié)合力強(qiáng)、抗磨損；缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜（需高溫?cái)U(kuò)散）、成本高、脆性較大（不適用于彎曲工況）。5.特殊性能：①高溫持久強(qiáng)度（300℃下10萬小時(shí)持久強(qiáng)度≥350MPa），防止長期注蒸汽導(dǎo)致蠕變；②抗高溫氧化性能（Cr含量≥2%），減少高溫下氧化減??；③低膨脹系數(shù)（與水泥環(huán)匹配），避免熱應(yīng)力開裂；④良好的焊接性（熱影響區(qū)硬度≤22HRC），防止焊接氫脆。設(shè)計(jì)依據(jù)：熱采井注汽溫度300-350℃，周期注汽導(dǎo)致材料承受熱循環(huán)載荷，需兼顧高溫力學(xué)性能與尺寸穩(wěn)定性。四、綜合分析題選材方案：采用超級13Cr不銹鋼（如13Cr-2Mo）作為油套管主材，局部關(guān)鍵部位（如螺紋）可選用Inconel625鎳基合金。理由：①地層溫度180℃（低于超級13Cr的敏感溫度200℃），CO?分壓2.0MPa（＞0.021MPa，需耐CO?腐蝕），H?S分壓0.8MPa（觸發(fā)NACEMR0175限制），Cl?濃度極高（25萬mg/L，易引發(fā)點(diǎn)蝕）。②超級13Cr含Cr13-15%、Mo2-3%，可在180℃下形成穩(wěn)定Cr?O?/MoO?復(fù)合鈍化膜，抗CO?均勻腐蝕和Cl