N80油管钢在模拟油田CO2环境中的腐蚀行为

为了研究模拟CO2环境中温度和CO2分压对N80钢腐蚀行为的影响,采用失重法和扫描电子显微镜分析了试样的腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀产物膜形貌。结果表明,随着温度的升高,N80钢的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,90 ℃时达到最大值;温度较低时,试样表面附着的腐蚀产物较少,以均匀腐蚀为主;温度升高,腐蚀产物膜增厚,疏松、不均匀,发生明显的局部腐蚀;温度较高时,腐蚀产物膜致密、稳定,又转变为均匀腐蚀。随着CO2分压的升高,N80钢的腐蚀速率逐渐增大,腐蚀产物膜较厚且不完整,局部腐蚀严重。     

Cr5Mo钢在高温环烷酸中的腐蚀研究

采用CJF-2L型高温高压反应釜进行旋转挂片试验,通过腐蚀失重法和腐蚀形貌分析研究了Cr5Mo钢在高温环烷酸介质中的腐蚀行为规律.试验结果表明：实验酸值、温度及流速均显著影响Cr5Mo钢的腐蚀速率.Cr5Mo钢的腐蚀速率随着介质酸值的增加而增大,与介质酸值平方根呈线性关系,但增加酸值对Cr5Mo钢的腐蚀速率影响有限;随着温度的升高,腐蚀速率先增大后减小,在280℃时腐蚀速率达到最大值,为0.262 3 mm/a,不符合Arrhenius公式;腐蚀速率随流速增加而变大,流速对腐蚀速率影响较大.Cr5Mo钢在高温环烷酸介质中出现严重点蚀,点蚀坑的数量随酸值、温度及流速增大而增大,严重威胁安全生产,因此建议Cr5Mo钢在高温环烷酸介质中应监护使用.     

P110钢在有机盐完井液中的腐蚀行为

模拟油田腐蚀环境考察了有机盐完井液密度、温度、CO2分压、pH值等对P110钢腐蚀行为的影响。结果表明：随完井液密度的增加，P110钢平均腐蚀速率逐渐降低，密度越高，腐蚀产物膜的晶粒越均匀、细小、晶粒间堆积越致密，利于阻止腐蚀介质的侵入；温度越高，腐蚀越严重，低温时试片表面光亮，高温时存在点蚀坑较多的局部腐蚀；随CO2分压增加，平均腐蚀速率先是升高然后降低，在2．0MPa时出现最大值；随pH值增加，P110钢腐蚀速率逐渐下降。认为P110钢在高温（120℃）或低密度（1．05g／cm^3）下存在严重的局部腐蚀，应考虑防腐。     

多相流动下温度、氯离子浓度及CO_2分压对X60钢腐蚀的影响

利用自制高低起伏管路模拟腐蚀实验装置,研究了在起伏管路多相流冲刷作用下,不同温度、氯离子浓度和CO_2分压对X 60管线钢的腐蚀速率、腐蚀形态以及腐蚀产物膜形貌的影响。结果表明:随着温度的增加,试样腐蚀速率呈先逐渐增大后逐渐减小趋势,在65℃左右出现峰值;较低温度时,试样表面局部覆盖少量腐蚀产物膜,冲蚀协同作用造成试样表面产生严重的点蚀、沟槽状腐蚀等;温度较高时试样表面产物膜覆盖增多增厚,其对基体的保护作用越来越强,腐蚀速率降低,局部腐蚀特征不明显。随着氯离子浓度的增大,试样腐蚀速率呈先增大后下降又逐渐上升趋势;浓度较低时,多相流动冲刷剪切力造成表层剥离,加剧材料质量损失;浓度较高时,表面产物膜厚且疏松,产生了点蚀或坑蚀等。随着CO_2分压的增加,试样腐蚀速率呈先逐渐增大后减小的趋势;较小分压下基本上形不成产物膜;中等分压下生成的产物膜致密性和厚度增大,但是与基体的结合力较小,产物膜的破坏脱落严重,腐蚀速率较大;较大分压下生成的产物膜较厚且致密,对基体的保护性增强,腐蚀速率较低。     

N80油管在模拟凝析气田多相流环境中的CO_2腐蚀行为研究

针对凝析油气藏CO2腐蚀工况,利用高压反应釜开展了N80碳钢油管在模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的动态腐蚀试验。采用腐蚀失重、SEM和XRD分析测试方法,研究了温度、含水率及CO2分压等因素对N80油管腐蚀速率的影响规律。在高压反应釜模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的研究结果表明,N80油管试样腐蚀行为受凝析油在试样表面浸润吸附程度和模拟多相流产生的气泡腐蚀的控制,其宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征;在CO2分压0.3 MPa、含水率60%条件下,腐蚀速率随温度增加而减小;在CO2分压0.3 MPa、介质温度60℃条件下,腐蚀速率随含水率增加而增大;在介质温度30℃、含水率60%条件下,腐蚀速率随CO2分压增加而增大。     

10#碳钢在NH4HS溶液中的冲蚀规律

设计搭建旋转式冲蚀实验装置,采用电化学方法,针对含硫污水腐蚀体系,考察了NH₄HS质量分数、介质温度、Cl^-质量浓度等对典型加氢空冷器管材10^#碳钢冲刷腐蚀规律的影响;结合扫描电镜(SEM)分析腐蚀产物膜形貌,揭示10^#碳钢发生腐蚀的内在机制。结果表明,在质量分数5.0%NH₄HS溶液中,10^#碳钢表面形成致密的腐蚀产物膜;随着NH₄HS质量分数的增加,腐蚀产物膜厚度增加,但出现的龟裂和疏松现象,降低了对金属基体的保护作用;随着介质温度的升高,腐蚀产物膜致密度下降,易发生脱落;腐蚀产物膜受Cl-侵蚀会成蜂窝状,流速大于3.5 m/s时,10^#碳钢的腐蚀速率随Cl^-质量浓度的增加而迅速升高。     

大庆油田深层气井CO2腐蚀规律及防腐对策

气井防腐是天然气开采过程中的一个重要方面.CO2对管柱钢材的腐蚀主要是由于天然气中的CO2溶解于水中生成碳酸后引起的电化学腐蚀.通过对N80和P110试样的失重法实验分析表明:在60 ℃～110 ℃温度区间内,局部腐蚀突出;CO2分压增加,腐蚀速率呈增大趋势,腐蚀形态以均匀腐蚀为主;流速增加,使腐蚀速率增大;pH值增大可降低腐蚀速度;凝析水的总矿化度与腐蚀速率呈负相相关关系,即矿化度越高,腐蚀速率越低,而部分负离子的存在会增大腐蚀速率;抗腐蚀合金钢(含Cr钢体)依靠自身的耐腐蚀性能抵抗CO2腐蚀,可以降低CO2的腐蚀速率;腐蚀产物膜对钢体有保护作用,也能降低腐蚀速率.在研究庆深气田井下管柱CO2腐蚀规律的基础上,提出了使用耐蚀合金或涂镀层钢管材优化井身结构、加注缓蚀剂、增加pH值以及使用普通碳钢加强腐蚀检测等综合防腐对策.     

烟道气驱油过程中N80钢的腐蚀规律实验研究

随着注烟道气驱油技术应用的增多,烟道气对油井管柱的腐蚀问题日益突出。利用烟道气腐蚀测试装置模拟高温高压条件进行N80钢腐蚀实验,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪,分析腐蚀产物的成分和微观形貌,并研究温度、压力、流速、O_2和SO_2含量等对N80钢腐蚀速率的影响。结果表明:在模拟高温高压烟道气动态腐蚀环境下,随着时间的延长,腐蚀速率快速下降,72 h后趋于平缓;N80钢腐蚀产物成分主要为FeCO_3,Fe_3O_4和Fe_2O_3,腐蚀产物覆盖不完整,形态呈环形,排列无序。温度小于60℃时随着温度升高腐蚀速率变大,60℃时达到最大值,随后开始减小;压力增大,溶液中的碳酸浓度升高,腐蚀速率增大;流速和O_2体积分数增加,腐蚀速率增加;随着SO_2含量的增加,腐蚀速率呈先下降后增大的趋势。     

含CO2段塞流对X60钢的腐蚀

通过CFL-1型动态腐蚀试验环道进行室内模拟,研究了某海上油田采出水介质含CO2段塞流对X60钢的腐蚀规律.研究结果表明,试验介质含CO2段塞流对X60钢的腐蚀性较强,均达到了"极严重腐蚀"程度;CO2分压增大或介质温度升高均对舍CO2段塞流的腐蚀有促进作用,只是这种促进作用的趋势随CO2分压或温度数值的增大,而变得平缓;腐蚀产物主要为FeCO3,在试片表面形成疏松的膜;流动介质及介质中所舍C1-与疏松产物膜的联合作用,引起了试片表面局部腐蚀.     

在模拟油田腐蚀环境中P110钢的CO2腐蚀规律

在模拟塔里木油田的CO2腐蚀环境中，研究了P110油井管钢的腐蚀规律，得到了不同温度、CO2分压和流速下，P11O油井管钢的腐蚀速率及其最大发生条件。文章分析了试验结果．指出了经典理论与该试验结果之间的差别。新的结论是在任何温度下，CO2对P11O油井管钢表面都会产生局部腐蚀，腐蚀速率发生转变的温度随腐蚀环境和材料特性而变；温度是影响腐蚀产物膜成分和生成速度的关键因素．也是影响腐蚀速率的关键因素。     

温度对VM110SS套管钢在酸性环境中腐蚀行为的影响

模拟川东某气田气井封隔器失效后套管面临的腐蚀环境,利用自制高温高压釜进行VM110SS套管钢在总压18MPa、CO2分压0.54MPa、H2S分压0.41MPa、温度30~150℃条件下的腐蚀实验,得出了该气井工况下温度对VM110SS套管钢腐蚀速率的影响。采用扫描电镜和电子能谱分析方法对试样表面腐蚀产物形貌及成分进行分析。结果表明,VM110SS钢的平均腐蚀速率随温度的升高呈现先增大后减小的规律,气液相腐蚀速率最大值出现在90℃。在90℃气相中腐蚀速率为0.838mm/a、液相中腐蚀速率为1.130mm/a,发生极严重腐蚀。所有实验温度条件下,试样均发生均匀腐蚀,且腐蚀产物以硫铁化合物为主。本实验为酸性气田在不同井深及温度条件下套管的腐蚀状况评估提供了参考。     

沿井筒方向变化的CO_2分压对油管服役时间的影响规律研究

开展沿井筒方向变化的CO_2分压下油管服役时间规律研究,有助于最大限度地延长油管使用年限。为此,将CO_2分压引入Q/HS14015标准腐蚀速率模型中,结合坐封、生产和开发过程中油管服役工况,建立了以油气产量和腐蚀环境为参数的井筒CO_2分压耦合计算模型。应用该模型的计算结果表明:①沿井深方向CO_2分压呈多项式分布,同一井深处,产量越大,CO_2分压越小;②与实测井筒CO_2分压相比,井底段CO_2分压计算值吻合度高,井口段CO_2分压受温度、井筒压力和CO_2摩尔含量降低影响,计算值误差较大;③相同CO_2分压下,腐蚀速率随温度的增加先增大后减小;④CO_2分压与服役时间内油管强度呈反比;⑤一定井深下,相对于温度,CO_2分压对腐蚀后油管强度影响更明显。结论认为:以井筒CO_2分压为基础,结合腐蚀速率和油管坐封、生产和开发过程中所受外挤、内压、拉力服役工况预测油管服役时间的方法,能够进一步优化CO_2腐蚀环境下的油管选材,节约油气井建井成本,在生产中的应用效果也证明了该方法的可行性。     

基于神经网络的高含硫气田L360钢腐蚀速率预测

高含硫气田地面集输系统广泛使用L360钢,由于腐蚀因素的多样性及协同效应,其腐蚀速率预测一直是个难题。文章介绍了不同腐蚀因素对L360钢腐蚀速率的影响。随着H2S和CO2压力的增高,腐蚀速率先降后升,在H2S和CO2压力为1.00和0.67 MPa时达到最小值;随Cl-质量浓度的升高,腐蚀速率增大,但当Cl-质量浓度高于40 g/L后,腐蚀速率反而降低;随着温度的升高,腐蚀速率增大,当温度超过70℃后,腐蚀速率反而降低。建立了三层结构BP神经网络模型,输入层有6个神经元,分别代表H2S,CO2分压、Cl-质量浓度、温度、流速和沉积硫6种腐蚀影响因素,隐层神经元数目为8个,输出层神经元数目为1个,代表腐蚀速率。结果表明,L360钢在试验水中的平均腐蚀速率的预测最大误差在15.9%以内,可以满足工程应用要求。     

5Cr套管钢在不同CO2分压下高温高压腐蚀特性研究

为了研究5Cr套管钢在不同CO₂分压下的腐蚀特性,进行了5Cr套管钢高温高压腐蚀失重和高温高压电化学试验,并采用XRD、SEM和EDS等手段对其腐蚀产物进行微观分析。结果表明,在高温高压腐蚀环境下随着CO₂分压从低到高,其表面点蚀坑的深度和直径均无明显变化,而点蚀速率则出现逐渐减小的趋势;其腐蚀产物膜由Cr(OH)₃、FeCO₃和CaCO₃共同组成,且随着CO₂分压的升高Cr的富集量逐渐增加;在电化学测试中,随着CO₂分压的不断升高,5Cr套管钢表现出半钝化特征,产物膜逐渐增厚且致密,且极化电阻逐渐增大,阳极反应受到抑制,电化学反应阻力增大,其抗局部腐蚀能力不断提高。     

X65/316L机械复合管焊接接头CO2腐蚀行为研究

在模拟CO<,2>腐蚀环境中,采用高温高压釜对复合管内层不锈钢焊接接头的CO<,2>腐蚀行为进行了试验研究.结果表明,焊接接头随着腐蚀温度的升高,腐蚀产物膜越来越多,到了95℃时,有脱落的趋势,腐蚀速率随温度升高不断增加.通过EDS分析结果可知,复合管内层发生CO<,2>的腐蚀产物可能为FeCO<,3>和Cr<,2>O...     

冲蚀作用下CO2分压对集输气管线内腐蚀的影响规律——以大庆油田徐深6集气站集输管线为例

我国部分油气田集输管线中CO₂与水含量较高,同时由于提高输运流速,集输管道CO₂腐蚀日趋严重,掌握流场诱导下CO₂腐蚀速率的变化规律对腐蚀防护与定期检测具有重要意义。为此,以大庆油田徐深6集气站一集输天然气管线为分析对象,首先基于Norsok腐蚀模型预测CO₂分压对其内腐蚀速率的影响,再应用计算流体动力学方法（CFD）对管道内流场进行分析,并结合现场的内腐蚀测厚数据,得出冲蚀作用下CO₂分压对集输天然气管线内腐蚀的影响规律：集输天然气管线内,湍流作用在内流道剧烈变化区域（弯头、T形管处）,湍动能升至最大75 m²/s²,对CO₂局部腐蚀具有明显的促进作用;流体介质的流型与流速会对管道内壁的CO₂均匀腐蚀产生较强促进作用;管道内壁在CO₂分压重腐蚀区间内（0.02~0.20 MPa）,CO₂的腐蚀程度随CO₂分压的增大呈线性加剧,随后其最大腐蚀速率保持在0.75 mm/a,并趋于平缓,而最小腐蚀速率保持在0.62 mm/a,稳中有升。研究结果可作为预测集输管线重点部位运行寿命的参考依据,使得管道腐蚀防护与定期检测更为精确省时。     

X65／316L耐蚀合金内衬管焊接接头CO2腐蚀行为研究

在模拟CO2腐蚀环境中,采用高温高压釜对耐蚀合金内衬管内层不锈钢焊接接头的C02腐蚀行为进行了试验研究。结果表明,焊接接头随着腐蚀温度的升高,腐蚀产物膜越来越致密,温度达到120℃时,有开裂趋势,所以腐蚀速率随温度升高先降低后增加。通过EDS分析结果可知,耐蚀合金内衬管内层发生CO2腐蚀的产物可能为FeCO3和Cr2O3的混合物。经去膜后焊接接头均匀且较为光亮,没有局部腐蚀或点蚀特征,焊接接头CO2腐蚀过程均属于均匀腐蚀。     

X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为研究

为了研究X80管线钢在不同矿化度油田采出液中的腐蚀行为,利用高温高压釜动态模拟试验研究了在60 ℃、CO2分压1.5 MPa、流速1.5 m/s、含水率40%条件下不同矿化度对X80管线钢在模拟油田采出液中的腐蚀情况,并利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对试样表面腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明,随矿化度增加,X80钢平均腐蚀速率降低,腐蚀形态呈现严重局部点蚀、轻微点蚀和均匀腐蚀的变化规律;腐蚀产物膜厚度随矿化度降低而减小,在矿化度为20 g/L时,试验钢的腐蚀最为严重,产物膜最厚,腐蚀产物主要为FeCO3及少量Fe和CaCO3。     

井筒载荷-腐蚀耦合作用对碳钢套管服役寿命的影响

基于应力-腐蚀介质协同作用原理,结合化学力学效应理论,对高温高压超深井碳钢油、套管在使用过程中面临着CO2、H2S等腐蚀介质以及拉、压等复杂载荷建立了结合热应力影响套管腐蚀速率的解析模型,给出了计算应力影响管柱寿命衰减的解析公式,研究了碳钢油井管服役寿命,并对内压力、挂片实验实测腐蚀速率以及壁厚对碳钢套管服役寿命的影响进行了研究。结果表明,解析模型所得结果与文献报道的应力对腐蚀速率的影响结果相符。在井筒载荷及腐蚀工况下,增加壁厚相对于减小套管内压力,增加套管使用寿命效果不明显。初始腐蚀速率对套管的服役寿命影响较大,当管柱所受应力越大,管柱实际寿命衰减得越快。