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《油井管常見的腐蝕原因及防護方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、油井管常見的腐蝕原因及防護方法李哲鋒大慶石油管理局供水公司163451王佩紅大慶石油管理局基建管理中心163453摘要：本文介紹了油井管常見的溶解的C02、H2S、C1-、SRB(硫酸鹽還原菌)、02對油井管的腐蝕原因和機理，同時介紹了目前防止油管腐蝕采用的定期更換普通碳鋼管材、使用耐蝕合金管材、添加緩蝕劑、使用金屬鍍層和使用有機涂層等常用方法。關(guān)鍵詞：油井管腐蝕涂層．1引言隨著石油的開采，我國許多油田已進入中、高含水開發(fā)期，隨著含水率的不斷上升，油氣采集系統(tǒng)的腐蝕日趨嚴(yán)重，腐蝕成為影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素，是造成管道事故的最主要原因。由于原油中含有大量腐蝕性物質(zhì)存在，如C02、
2、H2S、C1。、少量溶解氧和硫酸鹽還原菌等，受這些因素及其交互作用的影響，油管必然遭受嚴(yán)重的腐蝕，油井安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重的威脅。油井管由專用螺紋連接成數(shù)千米長的管柱，包括鉆柱、套管柱、油管柱。鉆柱由方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、轉(zhuǎn)換接頭等組成，是鉆井的重要工具和手段。套管柱下入鉆成井眼，用于防止地層流體流動及地層擠毀。油管柱下入生產(chǎn)套管柱內(nèi)，構(gòu)成井下油氣層與地面的通道，控制原油和天然氣的流動，套管柱、油管柱在油井中的位置如圖1所示。(a)正常壓力井(b)異常壓力井圖1套管柱、油管柱在油井中的位置石油管在石油工業(yè)中占有很重要的地位，其用量大、費用高，因此，節(jié)約開支、降低成本的155潛力巨大。油井管的消耗量可
3、按鉆井進尺量推算，根據(jù)我國具體情況，大體上每鉆進1m需要油井管62Kg，其中套管48Kg、油管10Kg、鉆桿3Kg、鉆鋌lKg。近年來，我國每年消耗油管約90萬噸，耗資達75億元人民幣。油管失效的70％和腐蝕有關(guān)，根據(jù)中國腐蝕與防護學(xué)會、中國石油學(xué)會、中國化工學(xué)會發(fā)布的資料，在石油與石化行業(yè)，腐蝕所造成的損失占行業(yè)總產(chǎn)值的6％。如果防腐蝕技術(shù)得到充分應(yīng)用，腐蝕損失的30％一40％可以挽回，同時可以降低安全事故的發(fā)生，可見加強油管的腐蝕與防護技術(shù)研究，可以為石油工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。2油管的腐蝕原因油管的腐蝕主要是因為原油中溶解的C02、H2S、C1一、SRB(硫酸鹽還原菌)、oz等
4、腐蝕性物質(zhì)引起的，這些腐蝕物質(zhì)在油井工作時與油管接觸對油管的腐蝕各不相同，主要如下：1)溶解的C02腐蝕機理為：C02+H20=H2C03H2C03=H++HC031HC03--}r+C03}陽極反應(yīng)為：Fe=Fe2++2e陰極反應(yīng)為：21f+2e=H：t總反應(yīng)為：C02+H20+Fe=FeC03+H2fCOz溶于水中生成碳酸，引起水的pH值降低而使鋼材腐蝕性增大。碳酸與鋼材接觸反應(yīng)生成的碳酸鐵就是腐蝕產(chǎn)物。一般來說，C0。在水中的溶解度是大氣中C02分壓的函數(shù)。分壓愈大，溶解度愈大，因此腐蝕速度隨C02分壓的增大而加快。在含有碳酸氫根的注入水系統(tǒng)中，能引起腐蝕的C02量是pH值的函數(shù)。反應(yīng)式
5、為COz+也O：H。CO。=}r+HC吁，當(dāng)pH值降低即礦數(shù)量增加時，使腐蝕趨勢增強。C02的腐蝕速度是隨溫度的升高而增加的，C0。在無水的環(huán)境中是不會發(fā)生腐蝕的，而在有水的環(huán)境中，C02極易溶于水形成碳酸，降低了pH值，增加酸度，使油管發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為FeC0。，當(dāng)溫度低于60℃時，F(xiàn)eC0s膜結(jié)合力和保護力差，鋼材表面為均勻腐蝕，在60～110"C之間，腐蝕速率高，腐蝕產(chǎn)物為粗晶的FeC0s，這種產(chǎn)物厚而松，以局部腐蝕為主，將產(chǎn)生嚴(yán)重的坑蝕，點腐蝕和潰瘍狀腐蝕。當(dāng)溫度超過150℃時由于形成致密的FeCOs保護膜而抗蝕。2)溶解的H。S硫化氫溶于水后成為氫硫酸，通常引起局部腐蝕，尤其是點
6、腐蝕。主要是鐵與硫化氫反應(yīng)生成硫化亞鐵，其反應(yīng)式為腐蝕機理為：H2S=H++HS—HS一=盯+S2。陽極反應(yīng)：Fe=Fe2++2e156陰極反應(yīng)：21f+2e=Hzf總反應(yīng)為：xFe+yH2S=Fe，S，+y}12f硫化亞鐵就是腐蝕產(chǎn)物，特別是當(dāng)H2S和C02共存時，比單一的也S及C02氣體腐蝕性更強。井下涂料油管浸泡于井液中，會和H¨S和C0：接觸使腐蝕性更加增強。地S引起腐蝕的另一個原因是，陰極上的某些H+會進入鋼鐵內(nèi)部，導(dǎo)致低強度鋼的HIC(氫致腐蝕開裂)和高強度鋼的SSCC(硫化物應(yīng)力腐蝕開裂)。3)C1一對油管的腐蝕C1l主要使油管發(fā)生點蝕，這是由于凝析液、地層水、殘酸中的Cli破壞
7、油管壁上的保護膜，導(dǎo)致點蝕核的產(chǎn)生，在被C1一擊穿的地方成為陽極，未被擊穿的地方成為陰極，由此形成了活化—鈍化腐蝕電池。由于陽極面積比陰極面積小得多，陽極電流密度很大，因此，油管壁很快腐蝕成小孔。同時，溶液中的Cl一隨著電流的流通，向小孔里面遷移，使小孔被進一步腐蝕加深致穿。C1‘的腐蝕速度隨其濃度增大而增大，H2S，C(h的存在起了加速作用，因此，油管內(nèi)壁的坑蝕及內(nèi)穿孔，可認(rèn)為主要是殘酸和地層水
