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1、第11卷第4期电化学Vol.11No.42005年11月ELECTROCHEMISTRYNov.2005文章编号:100623471(2005)0420387206-HCO3浓度对油气田中CO2腐蚀的影响3张国安,路民旭,吴荫顺(北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083)--摘要:应用动电位扫描和失重法研究HCO3对油气田CO2腐蚀的影响.实验表明,当HCO3浓度低于-+-01042mol/L时,随着HCO3浓度的增加,溶液pH升高,H的还原速率(阴极电流密度)下降;HCO3浓度增--至0.126mol/L时,溶液中的H2CO3、HCO3的直接还原占主导地位,故阴极过程随HCO3浓
2、度的上升而加--速,对阳极过程,在HCO3浓度低于0.042mol/L下,主要为活化过程,而且其阳极溶解电流(密度)随HCO3-浓度的增加而下降;HCO3浓度增至0.126mol/L时,阳极过程出现明显的活化2钝化行为.高温高压腐蚀试验--显示,材料的腐蚀速率随介质HCO3浓度的增加而下降.SEM、EDS、XRD分析表明,在较低的HCO3浓度下,-腐蚀产物膜的主要成分为FeCO3晶体,HCO3浓度较高时,则腐蚀产物主要为Ca、Mg的化合物,并形成Ca2+2+2+(Fe,Mg)(CO3)2复盐.在高pH值下,Ca、Mg比Fe更容易沉积.-关键词:油气田;CO2腐蚀;HCO3浓度;极化曲线
3、中图分类号:TG179文献标识码:A油气田中的CO2对管道和设备的腐蚀破坏往重法研究了油气田中地层水HCO-离子浓度对碳3往造成重大的经济损失和灾难性事故.因腐蚀导致钢的CO2腐蚀行为影响.的原油泄漏会破坏水资源和生态环境并造成资源1实验方法浪费.CO2腐蚀已成为困扰石油工业发展的一个极实验材料为X65管线钢,其化学成分(%,by[1～4]为突出的问题.mass)为:C,0.04%;Si,0.2%;Mn,1.5%;P,油气井内地层水通常含有不同浓度的盐溶液,01011%;S,0.003%;Mo,0.02%;Fe,余量.高温高-其中HCO3浓度对管道的CO2腐蚀有较大的影压腐蚀试验在10
4、L高温高压FCZ磁力驱动反应釜[5]-响。Videm认为,HCO3的存在会增大介质的中进行.试样尺寸为外径72mm、内径64mm、弦长pH值,降低FeCO3的溶解度,从而降低碳钢的腐蚀35mm、面宽11mm的1/6圆环试样.试验前将试[6]-速率.而Jasinski则指出,尽管HCO3的存在提样打磨至800#砂纸,丙酮除油,去离子水清洗.试高了溶液的pH值,但碳钢的腐蚀速率变化不大.验介质为模拟某油田的地层水采出液,由去离子水[7]许立铭等的研究表明:在较低的温度(29℃)和分析纯化学试剂依表1组成配制.腐蚀介质预先-下,当HCO3浓度较低时,碳钢的腐蚀速率会因阴用99.95%CO2除
5、氧4h,然后迅速将试样安装在极过程受阻而减小;而在较高的温度(59℃)下,则<72mm的圆柱状夹具上,并把夹具安装在旋转轴-HCO3离子对碳钢腐蚀有一定的抑制作用.但如上,关闭所有出口阀门,通99.95%CO2除氧1h,以-HCO3浓度比较高,则不论环境温度如何,都会促除去安装过程混入的氧.然后升温、升压至设定数-进碳钢的腐蚀.为了探明腐蚀介质中HCO3对碳值(65℃,0.3MPa),气体出口用水封,试验周期为钢CO2腐蚀的影响规律,本文应用动电位扫描和失6d.试验完毕取出试样,去离子水清洗、吹干、收稿日期:2005203225,修订日期:20052062273通讯联系人,Tel:(8
6、6210)62332458,E2mail:zga2003@163.com国家自然科学基金重点项目(50231020)资助·388·电化学2005年表1油田中地层水采出液的成分Tab.1CompositionofformationwaterdrawnoutfromoilfieldTotalion++2+2+-2--2-IonK+NaMgCaClSO4HCO3CO3concentrationConcentration256878643580488631537354-1/mg·L用失重法测量3个平行试样的腐蚀速率;腐蚀产物用HCl(1L,ρ=1.19g/mL)+Sb2O3(20g)+SnCl
7、2(50g)溶液去除.另一平行试样用CambridgeS360扫描电镜观察腐蚀后的表面形貌;League2000能谱仪分析腐蚀产物成分;Dmax-RBX射线衍射仪(日本Rigaku)作腐蚀产物膜物相分析,工作条件:40kV,150mA,Cu靶。电化学测试装置由SI1280型电化学测试系统(Solartron)和1L容积的玻璃电解池组成,三电极体系,研究电极为<15mm×5mm的X65管线钢2圆片,工作面积为1.77cm.辅助电极为铂电极,参-比
