P110碳钢在C02多相流介质中的腐蚀特征.pdf

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1、xol-究石C油化工腐蚀与防护orrosion＆ProtectioninPetrochemicalIndustry2010，27(5)·l3·，+”++”+”++‘+÷设备÷-．—+一．—+一+一—+一-+一+一+一Pl10碳钢在CO2多相流介质中的腐蚀特征刘瑞刚金玉日4夏静森陈立强陈长风(I．海南福山油田勘探开发有限责任公司，海南海1：3570216；2．中国石油大学(北京)，北京102249)摘要：采用腐蚀失重、扫描电镜和X射线衍射分析测试方法，研究了在模拟油水气多相流环境中温度、CO分压及含水率等因素对Pl10

2、碳钢油套管材料腐蚀速率的影响规律。研究结果表明，在P11O碳钢模拟油水气多相流环境中的宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征。在CO分压为0．3MPa，水的质量分数为6O％的条件下Pl10碳钢的腐蚀速率随温度增加而减小；在CO分压为O．3MPa，温度为6OcC的条件下Pl1O碳钢的腐蚀速率随含水率增加而增大；在温度3O℃，水的质量分数为60％的条件下Pl1O碳钢的腐蚀速率随CO，分压增加而增大。关健词：P110碳钢油套管CO腐蚀腐蚀速率腐蚀产物膜中图分类号：TG172．8文献标识码：A文章编号：1007一O15X(20

3、10)o5—0o13一o4高含CO：油气田生产过程中的流体通常是油水气多相流动状态下的腐蚀模拟，反应釜水平放置，水气混相流体，流体中原油的种类和含量无疑会对腐蚀介质液面高度为3／4釜体直径(釜体内径为油套管腐蚀行为产生重要影响。在评价现场油套158m／n)，在试样夹具一侧安装叶轮进行搅拌，实现管CO腐蚀时，如果仅使用现场采出水或根据现油水气的混合流动，试验装置示意图见图1。试验场水样配制腐蚀介质进行模拟试验预测腐蚀速率，前先通入2h高纯CO除氧，再装上试样密封，继而不考虑原油对油套管CO腐蚀的影响，则有可续通人2h高

4、纯CO除氧，然后升温，通人CO升能高估油田现场管材的腐蚀速率，造成选材过剩，压。腐蚀模拟试验的温度选取3O，60和90℃，水增加油田开发成本¨。。对于一些CO腐蚀比较的质量分数选取1O％，30％和60％，CO分压选严重、但油气产量低、开发年限较短的油田气藏，有取0．3，1．4和2．0MPa，试样转速为1．5m／s。试效准确地评价和预测现场油套管材料腐蚀速率，将验时间为7d。试验结束后，试样表面用丙酮除油，有助于油田在油套管选材以及防护措施方面进行蒸馏水冲净，无水酒精除水后烘干。留一个试样做科学合理地决策，提高油田开发

5、经济效益。为此，扫描电镜(SEM)观察、能谱分析(EDS)和x射线衍开展了Pl1O碳钢油套管材料在模拟油田现场油水射(XRD)分析，其余试样进行宏观表面腐蚀形貌观气多相流环境中的腐蚀试验，研究了温度、含水率察，然后去除腐蚀产物进行称量计算腐蚀速率。及CO分压等环境因素对Pll0碳钢腐蚀行为的影响规律，为油套管材料的CO：腐蚀预测及合理选材提供参考依据。1试验方法试验采用符合API标准的PllO碳钢油套管材料，加工成外径72mm，内径64mm，弦长30mm和宽度11mm的环状试样。试样表面用砂纸进行打磨冲洗，丙酮除油干

6、燥后进行称质量。采用图1多相流动态腐蚀模拟试验装置示意NaC1水溶液和现场采出凝析油配制腐蚀介质。收稿13期：2010一O1—19；修稿日期：2010—05—28。NaC1水溶液的质量浓度为1．8g／L。腐蚀模拟试作者简介：刘瑞刚(1974一)，男，工程师。2006年毕业于中验在磁力驱动四联反应釜中进行，反应釜容积为国石油大学(北京)应用化学专业，硕士，现在海南福山油田3L，压力为2．5MPa，温度为200℃。为了实现油勘探开发有限责任公司油气处理中心工作。石油化工腐蚀与防护第27卷2试验结果与分析成特定区域的加速腐

7、蚀。从图3还可以看出，随着2．1温度对试样腐蚀速率的影响温度增加，试样表面鳞片状腐蚀坑逐渐变浅。当气已有的研究发现一73，在模拟油田现场腐蚀环泡产生的流动状态确定时，气泡对腐蚀产物膜的破境的水溶液中，碳钢的CO腐蚀速率通常在6OcC坏程度就取决于腐蚀产物膜本身的强度和附着力。左右出现峰值，随着温度升高腐蚀速率加快，腐蚀试样在不同温度条件下表层腐蚀产物的微观形貌产物达到过饱和而加速沉淀，膜的致密性增强。见图4。从图4观察可知，30℃时试样腐蚀产物组试样在CO，分压为0．3MPa，水的质量分数织粗大，疏松附着在金属表面，

8、容易被气泡破坏，形为60％的条件下腐蚀速率随温度变化曲线见成新鲜的表面反复发生腐蚀。而随着温度升高，试图2。样表面开始形成致密的腐蚀产物膜，附着力进一步提高，腐蚀产物膜不易被气泡破坏，试样表面的腐蚀倾向于均匀。XRD分析结果见图5，从图5可以看出，不同温度下试样的腐蚀产物膜均为FeCO，。。毒吕V＼祷斟最醚图2温度对试样腐蚀速率的影响从图2中可