改性環(huán)氧粉末涂層在酸性油氣田管道內(nèi)防腐的應用探究.doc

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1、改性環(huán)氧粉末涂層在酸性油氣田管道內(nèi)防腐的應用探究　　在我國己探明的油氣田中，酸性油氣田占有相當大的比例，天然氣田中高酸性氣田就接近50%。在酸性油氣田的石油天然氣集輸過程中經(jīng)常伴隨存在有硫化氫、二氧化碳和氯離子等腐蝕介質(zhì)，在有水和水蒸汽存在的條件下，它們會引起管線鋼鐵嚴重腐蝕。本文結(jié)合集輸管道使用環(huán)境和特點，提出了新型抗H2S、CO2、CL-防腐層(ACME7918)的設計。通過試驗證明：試驗條件1：溫度150℃;H2S分壓：1.5MPa;CO2分壓：0.5MPa;Cl-含量：100g/L;總壓力15MPa;試驗時間168h;試驗條件2：溫度

2、148℃;pH為12.5的NaOH溶液，總壓力70MPa,試驗時間16h;經(jīng)高溫高壓浸泡試驗后外觀及附著力均無變化。　　1、前言　　在我國己探明的油氣田中，酸性油氣田占有相當大的比例，天然氣田中高酸性氣田就接近50%。近年來新開發(fā)的大型油氣田如塔里木、吉林、羅家寨和普光等，以及與蘇丹、哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦、印度尼西亞和緬甸等國的合作，也多為酸性和高酸性油氣田。酸性油田的腐蝕帶來嚴重后果：2003年12月23日22時04分，由四川石油管理局川東鉆探公司承鉆的位于開縣境內(nèi)的羅家16H井，在起鉆過程中發(fā)生天然氣井噴失控，從井內(nèi)噴出的

3、大量含有高濃度硫化氫的天然氣四處彌漫、擴散，導致243人因硫化氫中毒死亡、2142人因硫化氫中毒住院治療、直接經(jīng)濟損失已達6432.31萬元。油氣田腐蝕環(huán)境日趨苛刻：主要表現(xiàn)(1)油井開采后期：含水量的提高;(2)深井、超深井的開發(fā)導致：溫度/壓力提高;(3)強腐蝕環(huán)境油井的開發(fā)：CO2、H2S和Cl-含量上升，這些都導致油氣田腐蝕更趨嚴重。油氣集輸管材、石油管、油水分離罐腐蝕是油氣田腐蝕的最主要部分。石油管材和設備的腐蝕分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕：外腐蝕主要是土壤、地下水、雜散電流等導致的腐蝕;內(nèi)腐蝕由內(nèi)部介質(zhì)所導致，是腐蝕科學目前研究的難點和熱點

4、問題之一?！　?.1酸性油氣田腐蝕情況具有的共性：　　(1)腐蝕類型具有多樣性：有H2S引起的應力腐蝕，CO2、O2和Cl-引起的電化學腐蝕，部分氣井還存在細菌腐蝕和垢下腐蝕等。　　(2)腐蝕機理具有復雜性：大部分氣井的腐蝕是H2S、CO2、Cl-等因素綜合作用的結(jié)果，部分氣井還存在細菌(SRB)的腐蝕作;　　(3)腐蝕范圍具有普遍性：酸性油氣田在不同腐蝕因素的作用下，都存在一定的腐蝕;　　(4)腐蝕結(jié)果具有嚴重性：腐蝕的結(jié)果直接導致井下油套管、集輸設備等的穿孔、破裂，甚至斷裂，造成嚴重經(jīng)濟損失和安全事故?！　?.2石油管材與設備內(nèi)腐蝕有四個

5、顯著特點：　　(1)氣、水、烴、固共存的多相流腐蝕介質(zhì);　　(2)高溫和/或高壓環(huán)境;　　(3)H2S、CO2、O2、Cl和水分是主要腐蝕物質(zhì);H2S、CO2、O2是腐蝕劑，水是載體，Cl-是催化劑;　　(4)高含硫氣田開發(fā)，元素硫成為重要腐蝕物質(zhì)。　　為了控制油氣中的硫化氫、二氧化碳和氯離子等腐蝕介質(zhì)的腐蝕，近幾十年來，國內(nèi)外均致力于這方面的研究，歐美國家除了采取嚴格油氣品質(zhì)和對輸送的中間環(huán)節(jié)進行把關(guān)，還采用了防腐涂層。世界各國的防腐蝕實踐也證明涂層防腐蝕是最有效、最經(jīng)濟、應用最普遍的方法。針對三高(高Cl-、高CO2和高H2S)油氣田，選

6、用普通鋼+非金屬覆蓋層——我們用了8年多時間在這方面也做了有益的探索，并取得階段性的成果?！　?、腐蝕機理　　2.1H2S腐蝕機理　　干燥的H2S對金屬材料無腐蝕破壞作用，H2S只有溶解在水溶液中才具有腐蝕性。H2S溶于水便立即電離，釋放出的氫離子極易在陰極奪取電子，促進陽極鐵溶解而導致腐蝕。陽極反應生成的硫化鐵腐蝕產(chǎn)物(FexSy)通常是一種有缺陷的結(jié)構(gòu)，在鋼鐵表面的附著力差易脫落。且FexSy還具有導電性，電位較高，可作為陰極與鋼鐵基體構(gòu)成一個活性微電池，對鋼鐵繼續(xù)進行腐蝕。含H2S的石油天然氣容器、管道中常見的腐蝕類型有三種：　　(1)

7、硫化物應力破裂(SulfideStressCracking,簡稱SSC)　　其主要破壞特征有：　?、俨牧鲜芾鞈ψ饔茫h(huán)境中硫化氫分壓高于0.0003MPa;　?、谄茐男问绞遣牧祥_裂，常引發(fā)爆破、著火;　?、蹜ο缕屏?、無先兆、周期短、裂紋擴展速度快;　　④主裂紋垂直于受力方向，呈沿晶和穿晶形式、有分枝;　　⑤裂紋發(fā)生在應力集中部位或馬氏體組織部位;　?、薏牧嫌捕雀摺RC≧22。　　(2)氫誘發(fā)裂紋(HydrogenInducedCracking，簡稱HIC)氫鼓泡(HydrogenBlistering，簡稱HB)和應力促使氫誘發(fā)裂紋(S

8、tressOrientedHIC，簡稱SOHIC)　　其主要破壞特征有：　?、侪h(huán)境中H2S分壓高于0.002MPa;　?、诓牧衔词芡鈶蚴芾鞈?　　③裂紋發(fā)生