改性环氧粉末涂层在酸性油气田管道内防腐的应用探究.doc

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1、改性环氧粉末涂层在酸性油气田管道内防腐的应用探究　　在我国己探明的油气田中，酸性油气田占有相当大的比例，天然气田中高酸性气田就接近50%。在酸性油气田的石油天然气集输过程中经常伴随存在有硫化氢、二氧化碳和氯离子等腐蚀介质，在有水和水蒸汽存在的条件下，它们会引起管线钢铁严重腐蚀。本文结合集输管道使用环境和特点，提出了新型抗H2S、CO2、CL-防腐层(ACME7918)的设计。通过试验证明：试验条件1：温度150℃;H2S分压：1.5MPa;CO2分压：0.5MPa;Cl-含量：100g/L;总压力15MPa;试验时间168h;试验条件2：温度

2、148℃;pH为12.5的NaOH溶液，总压力70MPa,试验时间16h;经高温高压浸泡试验后外观及附着力均无变化。　　1、前言　　在我国己探明的油气田中，酸性油气田占有相当大的比例，天然气田中高酸性气田就接近50%。近年来新开发的大型油气田如塔里木、吉林、罗家寨和普光等，以及与苏丹、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、土库曼斯坦、印度尼西亚和缅甸等国的合作，也多为酸性和高酸性油气田。酸性油田的腐蚀带来严重后果：2003年12月23日22时04分，由四川石油管理局川东钻探公司承钻的位于开县境内的罗家16H井，在起钻过程中发生天然气井喷失控，从井内喷出的

3、大量含有高浓度硫化氢的天然气四处弥漫、扩散，导致243人因硫化氢中毒死亡、2142人因硫化氢中毒住院治疗、直接经济损失已达6432.31万元。油气田腐蚀环境日趋苛刻：主要表现(1)油井开采后期：含水量的提高;(2)深井、超深井的开发导致：温度/压力提高;(3)强腐蚀环境油井的开发：CO2、H2S和Cl-含量上升，这些都导致油气田腐蚀更趋严重。油气集输管材、石油管、油水分离罐腐蚀是油气田腐蚀的最主要部分。石油管材和设备的腐蚀分为内腐蚀和外腐蚀：外腐蚀主要是土壤、地下水、杂散电流等导致的腐蚀;内腐蚀由内部介质所导致，是腐蚀科学目前研究的难点和热点

4、问题之一。　　1.1酸性油气田腐蚀情况具有的共性：　　(1)腐蚀类型具有多样性：有H2S引起的应力腐蚀，CO2、O2和Cl-引起的电化学腐蚀，部分气井还存在细菌腐蚀和垢下腐蚀等。　　(2)腐蚀机理具有复杂性：大部分气井的腐蚀是H2S、CO2、Cl-等因素综合作用的结果，部分气井还存在细菌(SRB)的腐蚀作;　　(3)腐蚀范围具有普遍性：酸性油气田在不同腐蚀因素的作用下，都存在一定的腐蚀;　　(4)腐蚀结果具有严重性：腐蚀的结果直接导致井下油套管、集输设备等的穿孔、破裂，甚至断裂，造成严重经济损失和安全事故。　　1.2石油管材与设备内腐蚀有四个

5、显著特点：　　(1)气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质;　　(2)高温和/或高压环境;　　(3)H2S、CO2、O2、Cl和水分是主要腐蚀物质;H2S、CO2、O2是腐蚀剂，水是载体，Cl-是催化剂;　　(4)高含硫气田开发，元素硫成为重要腐蚀物质。　　为了控制油气中的硫化氢、二氧化碳和氯离子等腐蚀介质的腐蚀，近几十年来，国内外均致力于这方面的研究，欧美国家除了采取严格油气品质和对输送的中间环节进行把关，还采用了防腐涂层。世界各国的防腐蚀实践也证明涂层防腐蚀是最有效、最经济、应用最普遍的方法。针对三高(高Cl-、高CO2和高H2S)油气田，选

6、用普通钢+非金属覆盖层——我们用了8年多时间在这方面也做了有益的探索，并取得阶段性的成果。　　2、腐蚀机理　　2.1H2S腐蚀机理　　干燥的H2S对金属材料无腐蚀破坏作用，H2S只有溶解在水溶液中才具有腐蚀性。H2S溶于水便立即电离，释放出的氢离子极易在阴极夺取电子，促进阳极铁溶解而导致腐蚀。阳极反应生成的硫化铁腐蚀产物(FexSy)通常是一种有缺陷的结构，在钢铁表面的附着力差易脱落。且FexSy还具有导电性，电位较高，可作为阴极与钢铁基体构成一个活性微电池，对钢铁继续进行腐蚀。含H2S的石油天然气容器、管道中常见的腐蚀类型有三种：　　(1)

7、硫化物应力破裂(SulfideStressCracking,简称SSC)　　其主要破坏特征有：　　①材料受拉伸应力作用，环境中硫化氢分压高于0.0003MPa;　　②破坏形式是材料开裂，常引发爆破、着火;　　③应力下破裂、无先兆、周期短、裂纹扩展速度快;　　④主裂纹垂直于受力方向，呈沿晶和穿晶形式、有分枝;　　⑤裂纹发生在应力集中部位或马氏体组织部位;　　⑥材料硬度高、HRC≧22。　　(2)氢诱发裂纹(HydrogenInducedCracking，简称HIC)氢鼓泡(HydrogenBlistering，简称HB)和应力促使氢诱发裂纹(S

8、tressOrientedHIC，简称SOHIC)　　其主要破坏特征有：　　①环境中H2S分压高于0.002MPa;　　②材料未受外应力或受拉伸应力;　　③裂纹发生