油管钢的H_2S/CO_2动态腐蚀行为

在模拟油田CO_2/H_2S共存的腐蚀环境中,研究了温度、CO_2和H_2S分压对N80和P110两种油管钢动态腐蚀行为的影响。结果表明,在试验参数范围内,随着温度、CO_2分压和H_2S分压的变化,两种材质的动态腐蚀速率都呈现了先增大后减小的变化趋势,且P110钢的腐蚀速率大于N80钢的腐蚀速率。     

P110碳钢在CO_2多相流介质中的腐蚀特征

采用腐蚀失重、扫描电镜和X射线衍射分析测试方法,研究了在模拟油水气多相流环境中温度、CO_2分压及含水率等因素对P110碳钢油套管材料腐蚀速率的影响规律。研究结果表明,在P110碳钢模拟油水气多相流环境中的宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征。在CO_2分压为0.3 MPa,水的质量分数为60%的条件下P110碳钢的腐蚀速率随温度增加而减小;在CO_3分压为0.3 MPa,温度为60℃的条件下P110碳钢的腐蚀速率随含水率增加而增大;在温度30℃,水的质量分数为60%的条件下P110碳钢的腐蚀速率随CO_2分压增加而增大。     

P110SS钢在高含H_2S与CO_2条件下的腐蚀规律

利用高温高压实验装置,研究了P110SS套管钢在3种典型高含H_2S/CO_2工况条件下的腐蚀速率和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)现象。实验结果表明:随H_2S分压、CO_2分压、温度增加,P110SS钢的腐蚀速率先降低再升高;P110SS钢的回火索氏体组织使其具备较为优良的抗SSCC性能;随H_2S分压、CO_2分压、温度增加,SSCC敏感性降低,温度起主导作用,井口工况SSCC敏感性最高。     

有机盐钻井完井液对套管油管钢腐蚀速率的影响

模拟油气田腐蚀环境,利用高温高压釜,采用SEM和EDS技术,辅以失重法,考察了常用套管油管钢P110、N80、HP13Cr以及超深井用套管钢VM140在有机盐钻井完井液中的腐蚀行为.结果表明,HP13Cr钢几乎不腐蚀,P110和VM140钢为轻度腐蚀.N80钢为中度腐蚀,随着腐蚀天数的增加,HP13Cr、N80和VM140钢的腐蚀速率都随之增大,只是HP13Cr和VM140钢的腐蚀速率增大不明显,P110钢的腐蚀速率却随之减小.     

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。     

高CO_2分压下井筒温度对井下工具用钢腐蚀行为的影响

在含CO_2油气储层的开发过程中,井下工具的CO_2腐蚀严重威胁油田安全生产。利用高温高压釜模拟油田高CO_2分压和高矿化度的生产环境进行腐蚀试验,在不同温度条件下分析3种钢的腐蚀速率。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段进行分析,确定其耐蚀性能,为不同钢材井下工具寿命预测提供依据。研究表明:N80和P110钢的腐蚀速率随温度的升高先增加后降低且分别在80℃出现最大值4.1和4.8 mm/a;32Cr Mo钢的腐蚀速率随温度升高呈下降趋势,80~130℃时腐蚀速率在2.0 mm/a附近波动;3种钢在低温条件下均以全面均匀腐蚀为主,在中温区存在严重的局部腐蚀,越过腐蚀高点后仍以均匀腐蚀为主。     

酸气回注井管柱剩余寿命预测及选材研究

为得出酸气回注环境下不同油管钢的腐蚀规律和安全服役寿命,利用高温高压釜模拟酸气回注井井下工况,在温度90～150℃、H_2S体积分数为55%、CO_2体积分数为45%的条件下开展了腐蚀失重实验,研究了不同温度下T95钢、P110SS钢、G3钢的腐蚀性能,并结合SEM与EDS对腐蚀产物进行了表征分析,最后基于均匀腐蚀速率对油管柱的腐蚀寿命进行了预测。结果表明：随着温度的升高,T95钢及P110SS钢在液相中的腐蚀速率先增大后减小,120℃时达到最大值,T95钢的腐蚀速率为1.337 9mm/a、P110SS钢为0.842 6mm/a;在气相中,两种钢的腐蚀速率均随温度升高而增大,150℃时达到最大值,T95钢的腐蚀速率为0.249 0mm/a、P110SS钢为0.233 9mm/a;G3镍基合金钢表现出良好的抗腐蚀性能,各工况下均满足油田腐蚀控制指标0.076mm/a。在120℃液相苛刻工况下,T95油管钢的安全服役年限为2.8年,P110SS油管钢为6年;在150℃气相苛刻工况下,T95油管钢的安全服役年限为14.9年,P110SS油管钢为21.3年。由于G3镍基合金钢在不同工况不同温度下均无明显腐蚀,则不对其作腐蚀寿命预测。明确了酸气回注环境中3种油管钢的腐蚀性与其安全服役年限,为酸气回注井的选材和针对性制定腐蚀防护对策提供了依据。     

酸化缓蚀剂曼尼希碱缓蚀机理的电化学研究

由苯乙酮、甲醛及二乙胺合成了曼尼希碱,用电化学方法考察了该曼尼希碱在15%盐酸中对P110钢的缓蚀作用。20℃下的极化曲线表明P110钢在盐酸中发生阳极活性极化过程,随该曼尼希碱加入量的增大(0～1.0%),腐蚀速率减小,自腐蚀电位正移,表明该曼尼希碱为抑制阳极过程为主的缓蚀剂;EIS谱表明该曼尼希碱在钢表面形成的保护膜随温度升高(20～80℃)而减弱;随该曼尼希碱加入量增大而增强。用电化学方法测定的P110钢在15%盐酸中的腐蚀速率,在不加该曼尼希碱时随温度升高而急剧增大,20℃时为2.796g/m2.h,80℃时高达493.4g/m2.h,在同一温度下随曼尼希碱加量增大而减小,同一曼尼希碱加量下的缓蚀率随温度升高而增大,即该曼尼希碱的缓蚀效率随温度升高而增大。图6表2参5     

温度与油管CO2/H2S腐蚀速率的关系

采用高温高压釜,辅以失重法和扫描电镜,对不同温度下(80℃、90℃、100℃、110℃)油管钢N80、P110的CO2／H2S腐蚀速率进行了研究。结果表明,在试验温度范围内,随着温度的升高,两种钢的腐蚀速率先增后降,在90℃时达到最大,但P110钢的腐蚀速率总是高于N80钢。     

渗铝碳钢材料的二氧化碳腐蚀行为研究

在高压釜中对N80钢和渗铝碳钢材料进行了CO2腐蚀试验。利用正交试验对这两种试样同时进行腐蚀失重实验。初步研究了温度、CO2分压、矿化度和pH值对渗铝碳钢材料的腐蚀规律。渗铝碳钢材料的抗CO2腐蚀性能明显要好于N80钢。CO2分压和温度对渗铝碳钢材料的腐蚀速率影响最大,且其腐蚀速率随着CO2分压的增大而增大;而其随温度的变化趋势是：随着温度的升高,渗铝碳钢材料的腐蚀速率先减小后增大,在80℃时,达到最小值。     

一种曼尼希碱型盐酸酸化缓蚀剂的合成及缓蚀性能

以N80钢片在加入2%缓蚀剂的20%工业盐酸中90℃的腐蚀速率为考察指标,通过正交设计合成实验,确定了目标曼尼希碱的最佳合成条件:苄胺、苯乙酮、甲醛摩尔比1∶1∶2.5,反应温度80℃,反应总时间14 h,pH值2～3.在最佳条件下合成的该曼尼希碱中加入5%增溶剂(一种非离子表面活性剂),配入适量增效剂(炔醇),得到了盐酸酸化缓蚀剂.性能考察实验结果如下.N80钢片在20%工业盐酸中、90℃时的腐蚀速率随缓蚀剂加量增大(0.5%～3.0%)而减小,加量1.0%时为0.95 g/m2·h;加量1.0%时的腐蚀速率随温度升高(50～100℃)而增大,且表明其耐温性良好;加量1.0%、90℃时的腐蚀速率随HCl质量分数的增大(10%～28%)而增大,在28%盐酸中略高于2g/m2·h.极化曲线及钢片表面扫描电镜照片表明,该剂为以阳极控制为主的混合型吸附成膜缓蚀剂.图6表1参6.     

甲酸盐钻井液对N80钢的腐蚀研究

通过静态挂片实验和自制的高温、高压装置腐蚀实验，用失重法研究了甲酸盐钻井液中NaCl含量、温度、钻井液pn值、钻井液流速、CO2分压和H2S含量对N80钢的腐蚀影响。实验结果表明甲酸盐钻井液对N80钢的腐蚀速率起初随NaCl含量的增加而增大，当NaCl含量约为4％～6％时，N80钢的腐蚀速率达到最大。腐蚀随温度、流速、CO2分压和H2S含量的增加而变大，钻井液pH值越低，腐蚀越强。实验中筛选出咪唑啉衍生物和多元醇磷酸酯化合物复配的缓蚀剂在加量为1～2g/L时，缓蚀率达90％以上，就能较好地抑制钻井液对碳钢的腐蚀。     

高含水油田J55油套管超临界CO_2腐蚀研究

通过高温高压CO2腐蚀模拟实验研究了温度和压力对J55油套管钢在某油井模拟采出液中的腐蚀行为的影响,以失重法计算了平均腐蚀速率,并观察了腐蚀类型。结果表明,在温度50℃,压力6 MPa时,腐蚀速率随压强和温度升高而增加,腐蚀速率最大值出现在10 MPa,50℃处,当温度在65℃时,已经有了保护膜,保护膜随温度升高均匀性和致密性变好,压力在10 MPa时,保护膜已经破坏,并随压强升高保护膜破坏程度加强,超临界状态,腐蚀速率一直增大。     

P110碳钢在C02多相流介质中的腐蚀特征

采用腐蚀失重、扫描电镜和X射线衍射分析测试方法,研究了在模拟油水气多相流环境中温度、CO2分压及含水率等因素对P110碳钢油套管材料腐蚀速率的影响规律。研究结果表明,在P110碳钢模拟油水气多相流环境中的宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征。在CO2分压为0．3MPa,水的质量分数为60％的条件下P110碳钢的腐蚀速率随温度增加而减小;在CO2分压为0．3MPa,温度为60℃的条件下P110碳钢的腐蚀速率随含水率增加而增大;在温度30℃,水的质量分数为60％的条件下P110碳钢的腐蚀速率随CO2分压增加而增大。     

一种隐形酸完井液缓蚀剂的性能研究

隐形酸完井液能有效溶解油层的堵塞物,提高油层渗透率和油井产量,但对油套管具有较强的腐蚀性。本文使用失重法和动电位极化技术分别研究了温度、螯合剂浓度对隐形酸完井液腐蚀性的影响以及3种缓蚀剂对N80钢腐蚀的抑制作用。实验结果表明,随着温度和螯合剂浓度的升高,N80钢的腐蚀速率增大,并且点腐蚀变得更加严重。加入缓蚀剂可以有效控制腐蚀,在3种缓蚀剂(CA101-1、CA101-2和CA101-3)中,合成的聚酰胺类缓蚀剂CA101-2的缓蚀效果最好。当螯合剂HTA加量为0.2%、缓蚀剂CA101-2加量为1%时,N80钢腐蚀速率为0.056 mm/a。动电位极化曲线测试结果表明CA101-2是一种阴极型缓蚀剂,主要抑制了析氢反应。图4表4参5     

Cl-对油套管用P110钢腐蚀速率的影响

通过模拟塔里木油田现场环境，利用高温高压试验设备，采用SEM、EDS和XRD技术，辅以失重法，研究了油套管用P110钢在不同Cl^-含量流动介质中的腐蚀速率和腐蚀形态，并对试样表面腐蚀产物的成分进行了分析。试验结果表明，随着Cl^-浓度的增大，P110钢的平均腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势，且在Cl^-浓度为50 g/L时，腐蚀速率最大。探讨了P110钢在含Cl-的饱和CO2溶液中的腐蚀反应机理。     

13Cr和N80钢高温高压抗腐蚀性能比较

在石油、天然气的开采与集输过程中,地层中的CO2会对油套管及集输管线造成严重腐蚀。在我国,CO2腐蚀已导致多起重大事故,经济损失十分严重。模拟了大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr和N80钢的腐蚀实验,采用SEM、EDS和XPS测试手段,分析获得了CO2腐蚀产物膜的形貌和化学组成。结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相腐蚀类型主要为均匀腐蚀,N80钢主要是局部腐蚀。85℃和110℃时,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀,晶粒细小,膜层较薄;N80钢的液相腐蚀速率属于严重腐蚀,腐蚀膜呈现双层结构,表层为较粗大的规则的晶粒堆积而成,内层则是由细小晶粒紧密堆积而成。在170℃时,13Cr钢的腐蚀速率属严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限,而N80钢属于中度腐蚀。     

CO2分压对P110钢腐蚀行为的影响

利用高温高压釜设备，采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X射线衍射技术，辅以失重法，研究了油套管钢P110在流动介质中CO2分压对腐蚀行为的影响。结果表明，静态时，P110钢的平均腐蚀速率随着CO2分压的增大呈现先增大后减小的趋势，且在4MPa时取得最大值；动态时，随着CO2分压增大，P110钢的平均腐蚀速率先是增大迅速，然后呈线性缓慢增大。     

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。     

文96地下储气库腐蚀监测应用与分析

文96地下储气库是为满足河南、山东等省份季节性调峰、突发事件应急供气而建立的。气库的采出气CO_2体积分数为1.14%,采出时在井口及井底,天然气的含水量普遍高于对应温度、压力下的天然气饱和含水汽量,会导致较为严重的CO_2腐蚀;注入气为干气,不会产生电化学腐蚀。现场采用腐蚀挂片法监测气库井筒与管线腐蚀程度,检测分析了2口井的腐蚀情况,根据实验结果对比3Cr,P110,N80及其J55材质的腐蚀行为。研究结果表明,在气库环境下,四种材质中耐腐蚀性能最好的是3Gr,其次是P110,N80和J55。J55材质腐蚀速率已接近0.025 mm/a,两口气井井筒管柱与地面管线的腐蚀速率均未超过0.025 mm/a,属于轻度腐蚀。该研究也为储气库气井管柱的选材、恰当的防腐措施提供依据。