海上油氣田CO2／H2S腐蝕控制

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1、綜述石Corros油ion＆化Prote工ction腐inPet蝕rochem與ical防Indust護(hù)ry2010，27(2)·1·海上油氣田CO2／H2S腐蝕控制張強(qiáng)李家鋒孫愛平(中國海洋石油能源發(fā)展股份有限公司，廣東湛江524057)摘要：根據(jù)中國海洋石油南海西部各油氣田的實(shí)際情況，結(jié)合水質(zhì)特點(diǎn)分析了采油平臺(tái)、輸油管道、水處理系統(tǒng)和生產(chǎn)管匯腐蝕的原因以及影響因素。闡述了海上油氣田腐蝕機(jī)理，提出了海上油氣田開采的防腐蝕措施。關(guān)鍵詞：海上油氣田水質(zhì)Co2腐蝕CO：／H：S腐蝕影響因素防護(hù)方法中圖分類號(hào)：TG172．6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：11307-015X[2010)02

2、-0001—06隨著海上油氣田注水開發(fā)的深入，大部分地區(qū)達(dá)80mg／L，致使油管、套管和采油泵腐蝕嚴(yán)重。進(jìn)入高含水開發(fā)期，由于其水質(zhì)礦化度較高、腐蝕HS溶于水立即電離，釋放出的氫離子是強(qiáng)去極化介質(zhì)質(zhì)量濃度大和注海水均會(huì)導(dǎo)致油井井下設(shè)備劑，極容易在陰極奪取電子，促進(jìn)陽極鐵溶解反應(yīng)和海底集輸管道腐蝕，造成泵漏、管漏、桿管斷脫和而導(dǎo)致鋼鐵的全面腐蝕，見圖1¨。HS對(duì)鋼材電井下工具密封失效等事故，給生產(chǎn)帶來極大危害，化學(xué)腐蝕產(chǎn)生氫，氫原子向鋼鐵內(nèi)部滲透，從而導(dǎo)且造成重大經(jīng)濟(jì)損失。致氫損傷，在很低的拉應(yīng)力下就可能發(fā)生破裂，因此在Hs腐蝕嚴(yán)重地區(qū)，抽油桿斷裂會(huì)更頻繁。1海上油氣田腐蝕現(xiàn)狀分

3、析1．1溶解鹽類的影響?海上油氣田采出水中的溶解鹽類對(duì)水的腐蝕‘日i性有顯著影響。中國海洋石油南海西部(以下簡＼稱南海西部)包括北部灣地區(qū)各海上油氣田的采鼉出水礦化度一般在15000～30000mg／L。礦化度瑙謄鏤高，水的導(dǎo)電性強(qiáng)，使金屬表面不能形成保護(hù)膜，腐蝕速率升高，而且還影響Fe(OH)膠體狀沉淀物的穩(wěn)定度，使保護(hù)膜質(zhì)量變差，增大腐蝕速率。但溶解的ll2s／(Hg·L-)水中鹽的質(zhì)量濃度增加到一定值時(shí)會(huì)使腐蝕性溶圖1H：S的不同溶解度對(duì)碳鋼腐蝕的影響解氧的溶解度下降，陰極過程減弱，腐蝕速率變小。氯化物、硫酸鹽和重碳酸鹽是油氣田水中常見1．2．2溶解氧的影響的溶解鹽類。在

4、質(zhì)量濃度低的情況下，這些鹽類不油氣田采出水中含有的氧一般由注入水?dāng)y帶。同的陰離子和陽離子對(duì)水的腐蝕程度不同，一般溶解氧質(zhì)量濃度為0．1mg／L就能引起嚴(yán)重的腐cl一和sO：一的腐蝕性較強(qiáng)。cl一不僅對(duì)不銹鋼容蝕。從腐蝕形態(tài)看，溶解氧引起的腐蝕絕大多數(shù)是易造成應(yīng)力腐蝕破壞，而且還容易破壞金屬表面的危害更大的局部腐蝕。另外，溶解氧引起的特殊腐氧化膜。Cl一的存在是碳鋼產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕的主要原蝕就是垢物及腐蝕產(chǎn)物下氧濃差電池腐蝕。因，點(diǎn)蝕傾向隨著Cl一質(zhì)量濃度升高而增加。南海1．2．3CO，的影響西部的文昌13—1／2平臺(tái)和潿洲各平臺(tái)采出水中采出水中的CO主要由地球的地質(zhì)化學(xué)過程Cl一質(zhì)量

5、濃度都在10000mg／L以上，腐蝕嚴(yán)重。產(chǎn)生。油氣田水中如果含有過量的CO：，會(huì)對(duì)金屬1．2腐蝕性氣體的影響1．2．1H，S的影響收稿日期：2009—09—17；修稿日期：2009—11—16。油氣田水中的Hs主要來自含硫伴生氣在水作者簡介：張強(qiáng)(1985一)，男，學(xué)士，助理工程師。畢業(yè)于中的溶解，還有來自硫酸鹽還原菌的分解。南海西中國石油大學(xué)(北京)，現(xiàn)在中國海洋石油能源發(fā)展股份有部潿洲ll一4油氣田采出水中H：S的質(zhì)量濃度高限公司采油技術(shù)服務(wù)公司工作。石油化工腐蝕與防護(hù)第27卷設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕，見圖2[1]。態(tài)，流速較高，因此泵體的腐蝕一般比較嚴(yán)重。2CO2與H2S腐蝕

6、_田近二十年來，各國學(xué)者_(dá)2對(duì)CO和HS單獨(dú)存在條件下的腐蝕與防護(hù)開展了大量的研究工＼替作，特別是專用緩蝕劑的開發(fā)與應(yīng)用，使該問題得鞠蟊到了較好的解決。隨著石油天然氣工業(yè)的快速發(fā)誕展，CO和Hs等多種腐蝕介質(zhì)共存的油氣田相繼出現(xiàn)，在二者共存的腐蝕體系中，少量的Hs也會(huì)C02分壓／liPa對(duì)CO腐蝕產(chǎn)生明顯的影響。圖2CO分壓對(duì)碳鋼腐蝕的影響2．1CO2腐蝕當(dāng)CO溶解于水中時(shí)形成碳酸，會(huì)引發(fā)金屬CO：腐蝕主要是氫去極化腐蝕，當(dāng)水中有游離材料發(fā)生電化學(xué)腐蝕并促進(jìn)其發(fā)展。當(dāng)金屬材料CO存在時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：暴露在含CO的介質(zhì)中時(shí)，表面很容易沉積一層CO2+H2O=H+HCO3-垢或

7、腐蝕產(chǎn)物。當(dāng)這層垢或腐蝕產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)較為消耗掉的氫離子會(huì)被弱酸的繼續(xù)電離所補(bǔ)充，致密時(shí)，可阻抑金屬的腐蝕；當(dāng)這層垢或腐蝕產(chǎn)物CO使水呈酸性，破壞保護(hù)膜，并且金屬受CO：腐為不致密的結(jié)構(gòu)時(shí)，垢下的金屬為缺氧區(qū)，會(huì)和周蝕而生成的腐蝕產(chǎn)物都是易溶的，腐蝕的特征往往圍的富氧部分形成一個(gè)大陰極小陽極的氧濃差電是金屬表面沒有腐蝕產(chǎn)物。池，從而促進(jìn)了垢或腐蝕產(chǎn)物膜下方金屬基體的快1．2．4細(xì)菌的影響速腐蝕。在油氣田采出水中滋生的細(xì)菌一般有三種：硫2．1．1CO引起的局部腐蝕酸鹽還原菌(SRB)、鐵細(xì)菌和腐生