任广宁文献综述

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1、本科毕业设计（论文）文献综述题目:氯离子浓度对具有破损涂层钻杆钢腐蚀性能的影响学生姓名：任广宁院（系）：材料科学与工程学院专业班级：材物0902指导教师：许天旱完成时间：年月日1钻井技术简介1.1钻井技术的发展现状随着油气勘探地下条件的日趋复杂，在钻井过程中，不得不使用钻井液对钻杆进行相应保护。钻井液或称钻井泥浆,是钻井作业中使用的一种专用流体,是油气钻井工程的一个重要组成部分，具有悬浮、压力控制、岩层稳定性、浮力作用、润滑和冷却等作用。首先，钻井液的稠度（或粘度）随钻井液流速降低而增加，钻井液停止流动后，就会形成一种粘稠的凝胶体，这种凝胶

2、体可使岩石钻屑悬浮在其中，从而防止它们沉入钻孔底部。而当钻井液又开始流动后，它就会越变越稀薄，恢复到其以前稀薄的液体形态；其次，泥浆被设计为可以抵消岩层中流体的自然压力，从而防止发生井喷等事故，压力间必须达到适当的平衡，即钻井液对钻孔壁的压力应足以抵消岩层和石油或天然气施加的压力，但这种压力又不能太大，否则会对油井造成破坏；再次，一口油井可能深达数千英尺或数千米。而一根如此长的钢钻杆将重达数吨。如果将钻杆浸入钻井液，就会产生浮力作用，降低钻杆重量，并会减小对钻探机械装置的压力；最后， 金属钻入岩石时，会因摩擦生热，钻井液可润滑和冷却钻头，使

3、钻探平稳进行，同时延长钻杆的寿命，对延伸区域或水平油井而言，钻井液的润滑作用就尤为重要，因为在这些地方，钻杆、钻头和岩石表面间的摩擦必须保持在最低水平。所以，钻井液的使用对钻井过程是非常重要的。在钻井过程中，膨润土浆、钙基钻井液、盐水钻井液、氯化钾聚合物钻井液是四种常见的钻井液，它们都含有一定量的氯离子，尤其是饱和盐水钻井液，它的氯离子浓度可以超过30﹪，氯化钾聚合物钻井液中的氯离子浓度可达到11﹪。氯离子是一种强渗透性物质，钻井液中氯离子的存在会加快裂纹的扩展，最后在不发生宏观变形的情况下，钻杆断裂，从而造成严重的经济损失。钻杆的常用材料

4、是碳锰钢、低合金钢，根据钻杆管体的钢材等级，钻杆用钢分为5种：D级、E级、X95级、G105级、S135级，其中X、G、S均为高强度钻杆。这些高强度钻杆，尤其是高强度S135、G105钻杆，通常是在深井、超深井、定向井、丛式井和大斜度水平井等的钻井施工中使用的。随着，钻杆材料强度的增加，发生氯离子应力腐蚀开裂的倾向增大，因而，我们提出钻杆材料在含氯介质中的腐蚀行为研究。1.2钻管钢的腐蚀研究现状油气田开发过程中，腐蚀是伴随始终的严重问题。钻井过程中使用的各种钻杆及机械装备处于易发生电化学腐蚀的环境中，而且钻井过程中钻杆金属大多处于动态条件下

5、，通常受机械力和钻井液的共同作用，会使腐蚀加剧并产生多种类型的严重腐蚀。在含氯离子的介质中，钻杆可能产生应力腐蚀开裂或者腐蚀疲劳，而引起了各油田的高度重视。钻井过程中的腐蚀介质主要来自大气、钻井液、和地层产出物，往往是几种组分同时存在，是钻杆材料，井下工具、井口装置处于含氯、氧、硫化氢、二氧化碳或导电良好的钻井液中，而发生严重的腐蚀。在钻井时，旋转速度、钻压、泵压、深井钻进等都是高应力擦和产生的条件，同时又在腐蚀性的钻井液循环系统中，由于受残余应力和外加拉应力导致应变和腐蚀协同作用产生材料的应力腐蚀。在这种环境中，高强度钻杆对应力腐蚀破裂敏

6、感性更强。腐蚀裂纹会在钻杆表面出现，由于氯离子具有很强的渗透性，使钻杆裂纹的扩展门槛值降低，从而加速裂纹的扩展甚至断裂。此外，钻杆在使用过程中还长期经受扭、弯曲等交变应力与腐蚀联合作用，易造成钻杆的疲劳腐蚀破坏。钻杆的疲劳破坏多与先期的孔蚀有关，在孔蚀形成过程中，氯离子可以扩散进入孔内而形成氧浓差电池，再加上孔内氯化物水解使PH值降低而促进孔蚀的进行，因而钻杆对表面损伤十分敏感。钻杆失效事故的主要原因和形式是腐蚀疲劳及其与氯等其他腐蚀介质共同作用加快钻杆的损坏。氯离子腐蚀失效已成为钻杆使用中的最大威胁。不同浓度氯离子溶液中的钻管刚试样采取恒

7、电位法测量的电位与电流关系曲线，原电池反应中阳极电位达到一定值，电流密度突然变小，表示开始形成稳定的钝化膜，其电阻比较高，并在一定的电位区域（钝化区）内保持。随着氯离子浓度的升高，其临界电流密度增加，初级钝化电位也升高，并缩小了钝化区范围。对这种特性的解释是在钝化电位区域内，氯离子与氧化性物质竞争，并且进入薄膜之中，因此产生晶格缺陷，降低了氧化物的电阻率。因此在有氯离子存在的环境下，既不容易产生钝化，也不容易维持钝化。&U'E1X~!b#L6q8Q;s在局部钝化膜破坏的同时其余的保护膜保持完好，这使得点蚀的条件得以实现和加强。根据电化学产生

8、机理，处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈钢其电极电位要高许多，电解质溶液就满足了电化学腐蚀的热力学条件，活化态不锈钢成为阳极，钝化态不锈钢作为阴极。腐蚀点只涉及到一小部分金属，其