油气田开发中CO2腐蚀机理及防腐方法研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com78天然号与石油2015年04月NATURALGASANDOIL油气田开发中CO2腐蚀机理及防腐方法研究进展袁青刘音毕研霞牛增前王云云何志勇贾红战中国石油集团渤海钻探工程技术研究院，天津300457摘要：为降低油气田开采过程中CO：的腐蚀危害，有必要对CO：的腐蚀机理、腐蚀类型、诱发机制、影响因素和防腐方法进行研究。通过腐蚀机理调研发现，CO先生成碳酸，进而产生电化学反应，造成钢材腐蚀；CO腐蚀类型分为均匀腐蚀、冲刷腐蚀和坑点腐蚀(坑蚀)，其中以坑蚀最常见且危害最大；影响CO：腐蚀速率的因素包括：pH值、CO分压、温度、流速、含水量

2、等。目前油气田开发中防CO腐蚀的措施很多，其中优选抗蚀金属管材是防腐蚀的基本方法；加注缓蚀剂的方法则具有防护效果好、方法简便、成本低、适用性强等特点，使用性高。通过对目前油气田开发过程中防腐方法的调研．提出了防腐方法的选择依据和缓蚀剂的研究建议。关键词：CO；腐蚀；腐蚀机理；防腐方法DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2015．02．0170前言护和采购费用。介绍了CO：的腐蚀机理、诱导机制、影响在油气田开采过程中，随着超临界CO钻井及注因素和主要防腐措施，提出油气田开发中防腐措施的选CO强化采油等新技术的采用，油气田中CO：含量逐渐择标准。增加

3、并对油套管造成了巨大破坏，腐蚀问题已引起石油行业的普遍关注⋯。1CO的腐蚀机理及诱发机制CO腐蚀属管道内腐蚀，主要包含三类：均匀腐蚀，C0的腐蚀机理一直是研究人员最关注的问题。姚即在一定条件下，水气在管道表面凝结形成水膜．CO：与晓等人_3指出CO自身并不腐蚀金属，CO溶解于水中水反应形成碳酸，使金属发生腐蚀，材料表面受到均匀生成碳酸后才会引起腐蚀。由于HCO的pH值较高，加破坏；冲刷腐蚀，腐蚀产物膜会被气流带走，不断使金属快了管材的腐蚀速度，在金属表面上吸附的HCO，中未表面裸露，加剧腐蚀，有研究表明E2]。如果气体流速增加离解的分子可直接被还原成H分子。从电解质溶

4、液扩散3．7倍，腐蚀速度则会增加5倍，腐蚀主要发生在井VI设到金属表面的H可以与HCO；化合，并重新形成H2C0，。备与油管内；坑点腐蚀(坑蚀)，大量实验证明，CO腐蚀由此表明，碳酸的腐蚀性比完全电离的酸(相同pH值)更最典型的特征是呈局部性的坑蚀，这种腐蚀穿透率很高。许多研究者认为，碳钢的CO腐蚀是因为材料表面的腐高，每年可达到数毫米。蚀产物与基体之间构成电偶腐蚀，从而加快腐蚀碳钢。XiaZCO腐蚀会破坏大量有用材料使设备失效，甚至引等人研究了碳钢在含C0溶液中的腐蚀，指出覆盖和没有发灾难性后果。例如，Littlecreek油田在不采取任何防覆盖FeCO的区域之间构

5、成了电偶腐蚀。RlesenfeldFC等CO腐蚀措施的情况下，设备腐蚀速率高达12．7mm／a；人E认为在CO2腐蚀过程中，FeCO和水合氧化物等腐蚀苏联拉斯诺尔边疆地区CO：油气田的设备内表面腐蚀产物膜能够与碳钢形成电偶腐蚀。速率达5—8mrn／aE。在实际工作中，通过研究CO的腐蚀腐蚀科学家认为，坑蚀的诱发机制主要有台地腐蚀机理和影响因素，掌握CO腐蚀特点，通过采取合适的机制、流动诱导机制、内应力致裂机制以及基体变形导防腐措施，可以减轻和控制CO：腐蚀，同时也会降低维致膜破损机制等。收稿日期：2014—10—12作者简介：袁青(1983-)，男，山东青岛人，高级工

6、程师，博士，主要从事油田化学方面的研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第33卷第2期CORROSlONANDPROTECT1ONililtU~mtla79NyborgR等人通过原位拍摄法研究了腐蚀产物膜时形成厚而松的腐蚀产物膜，可发生均匀腐蚀和坑蚀；>的生成和发展过程．提出了台地腐蚀机制：坑蚀最早发150℃，形成细致、紧密、附着力强的腐蚀产物膜，此时腐生在几个点，当点继续发展会变成一片，当小孔被腐蚀蚀速率会降低[3,15]。介质覆盖后会破坏腐蚀产物膜，造成台地腐蚀。赵国仙2．4流速等人l7认为疏松腐蚀产物膜会使坑蚀加剧。高流速既能使腐蚀介质到达金属表面的速度

7、增加，流动诱导机制理论认为：由管道内微湍流引起的剪也能破坏已经形成的腐蚀产物膜。加快腐蚀速率。切应力使腐蚀产物膜变薄，或者产生疏松孔道，孔道下2．5含水量面的基底处相当于小阳极，从而产生坑蚀。SchmittG等不管CO：腐蚀发生在液相还是气相，都需要水首人[8-91认为管道内的微湍流会诱导产生坑蚀；剪切应力达先润湿钢铁表面。在干燥CO中，碳钢的腐蚀速率非到0．2Pa时，就能引起流动并诱导坑蚀破坏，破坏程度随常低。ZhangYC等人发现C75和X65两种碳钢在80℃、流速增高而变大。GopalM等人㈣认为腐蚀产物膜会被13．5MPa的干燥CO2中放置9