油气生产过程中CO2腐蚀预测研究

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1、第32卷第3期西南石油大学学报(自然科学版)Vo1．32No．32010年6月JournalofSouthwestPetroleumUniversityfSciet*ee＆TechnologyEdition1Jun．20l0文章编号：1674—5086(2010)03—0137～04油气生产过程中CO2腐蚀预测研究马德胜，王伯军，吴淑红(1．中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉430074；2．中国石油勘探开发研究院热力采油研究所，北京海淀100083)摘要：在油气生产过程中，由于油管的内腐蚀严重，时常发生穿孔、断裂事故，直接影响了油气田的正常生产和动态监测工作。为了弄清油气井腐

2、蚀原因，在广泛调研co，腐蚀的基础上，认为影响腐蚀速度的主要外部因素是环境温度、CO分压、pH值、流速等，结合室内实验和现场应用，基于NORSOK腐蚀模型建立了更适合于油田实际的腐蚀预测模型，进行了影响腐蚀速度的敏感性分析，拓宽了NORSOK腐蚀模型的应用范围。分析结果与实验数据相吻合，说明该模型可以应用于油气田复杂环境腐蚀情况并能得到较好的分析判断结果，为油田泣采CO管材防腐预测提供了依据。关键词：CO，腐蚀；数学模型；腐蚀机理；敏感性分析；油气生产中图分类号：TE983文献标识码：ADOI：10．3863／j．issn1674—5086．2010．03．026近年来，根据大量的

3、室内实验数据和现场监测的或者注CO提高采收率过程中使用的地面CO。纯腐蚀数据，许多石油公司和研究部门提出很多不同的CO，不具有腐蚀性，但它极易溶解于水中，尤其在高预测模型，大致可分为经验模型、半经验模型和机理压环境中，溶解度更大；溶解在水中形成碳酸，水中模型三类¨j。其中挪威的NorsokM506l2是最具代表氢离子的浓度增大，在这种酸性环境中，就会使管材意义的经验模型；半经验模型中最典型代表模型为产生氢去极化腐蚀。Shell公司的DeWaard—Milliams(DWM)E3]模型，也是在常温无氧的CO水溶液中，钢的腐蚀速率受目前应用较多的预测模型；机理模型以Nesic-6j建氢

4、动力学所控制。即使在常压下，CO：在水中的溶立的模型应用最为广泛。由于各模型所建立的机理解度也很高，它一旦溶于水随即释放出氢离子。氢不同，而且所考虑的影响因素侧重点也各有不同，因离子具有较强的去极化性，极易夺取电子发生还原此，在实际应用中，对同一实例采用不同的模型进行反应，促进阳极金属溶解而导致腐蚀。此电化学腐预测时，预测的结果也不相同。蚀过程反应方程式为：综合上述分析，各种类型腐蚀预测模型的建立是阳极反应Fe一2eFe“基于不同的机理和考虑不同的因素来实现的，它不能阴极反应H2O+CO2一HCO3一H+HCO3-将所有因素都准确定量地考虑到模型的应用中，造成2H+2e_÷H2特定

5、的模型只能使用于特定的应用环境。上述模型腐蚀产物Fe+H：CO3FeC03+H2大都是在中、低温条件下建立的，而在高温条件下，预由以上反应式可以看出，纯CO：不能与Fe产生测结果偏差较大，因此，有必要对其进行修正使之更反应，生产管柱腐蚀的主要原因是水的存在。好地应用于油田开发实际。铁在含有CO的水溶液环境中，发生腐蚀的总化学反应式为1CO腐蚀机理及特点Fe+CO2+H2O-+FeCO3+H21．2CO，腐蚀特点1．1CO2腐蚀机理CO，对套管的腐蚀属于管内腐蚀，主要包括：均油lit管材腐蚀大部分是CO腐蚀，CO主匀腐蚀、局部腐蚀和冲刷腐蚀三种类型的要是地层中的有机物在地质化学过程中

6、的产物，腐蚀。收稿日期：2009—07—21作者简介：马德胜(1964一)，男(汉族)，青海乐都人，教授级高工，博士，主要从事稠油热力采油方面的研究。138西南石油大学学报(自然科学版)从油田腐蚀的统计资料发现，以管柱内壁发生可信度为原则，根据实验结果和现场数据修正了腐蚀为主，管柱外壁无明显腐蚀现象，一般表现为在NORSOK模型，建立了能够适用于温度为5～150管柱内壁一定部位腐蚀成片密集分布，蚀坑断面呈cIC，CO，分压为0．1～1．0MPa环境条件的数学模内大外小的喇叭口状，反映腐蚀从管柱内壁开始逐型。所建立的预测模型为logv=alogv渐向深部发展，最终到达外壁而穿孔；还有

7、部分串珠．+b(2)状蚀洞，沿管柱垂向轴线条状分布。另外，由于管柱式中，一腐蚀速率，mm／a；a，b一与CO分压及钢材接箍处是引起流体湍流的一个变径点，故管柱接箍材料有关的不同温度阶段的常数。处也是被严重腐蚀的重要部位。由图1可以看出，模型的预测结果和实际腐蚀局部腐蚀是油气井产生co腐蚀的一个重要方数据(pH=4，P。，=0．1MPa)符合较好，认为建立的面。在采油过程中，高速流体流经采油管时一般会模型比较可靠。发生局部腐蚀，但是，现场发现，既使不采用高速流体生产，也