油气田的腐蚀特征及控制技术PPT课件
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油气田的腐蚀与防护 ppt课件
孔内小阳极，促进腐蚀向深度方向 发展
（a）
（b）
图2.1 P110试样表面腐蚀产物膜结构和特征。（a）呈现蜂窝状腐 蚀，（b）口小底大烧瓶型
ppt课件
16
5. 温度对二氧化碳腐蚀机理的影响
低温，腐蚀产物膜 中 温 ， 100oC 左 右 ，高 温 ， 约 大 于
少，均匀腐蚀
膜局部破裂，局部 150oC ， 膜 致 密 ，
ppt课件
13
3.二氧化碳腐蚀常见形态
– 国际研究普遍认为：
CO2局部腐蚀有以下三种典型机理 – 台地状腐蚀 – 蜗旋状腐蚀 – 点状腐蚀 – 我们研究发现，腐蚀后试样表面呈现为图2.1所示的蜂窝状和 底 大口小的烧瓶型点状腐蚀
ppt课件
14
ppt课件
15
4.微观腐蚀形态
（a）
闭塞电池效应很强：外大阴极，
(1-1)
ppt课件
10
几种典型腐蚀介质的腐蚀速率对比图
ppt课件
11
三 二氧化碳腐蚀简介
1. 反应机理： 阳极反应机理 Fe=Fe2+ +2e
Fe + HCO3-=FeCO3 +2e+H+ Fe+CO32-=FeCO3 +2e 也有认为初始腐蚀产物为Fe(OH)2，或Fe(HCO3)2 Cr+ 3OH- =Cr(OH)3+ 3e
» —— 高温和/或高压环境
» —— H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蚀物质
» H2S、CO2、O2 是 腐蚀剂
» 水
是 载体
» Cl-
是 催化剂
– 就H2S、CO2和O2三种腐蚀剂来说，其腐蚀速率相对
（a）
（b）
图2.1 P110试样表面腐蚀产物膜结构和特征。（a）呈现蜂窝状腐 蚀，（b）口小底大烧瓶型
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5. 温度对二氧化碳腐蚀机理的影响
低温，腐蚀产物膜 中 温 ， 100oC 左 右 ，高 温 ， 约 大 于
少，均匀腐蚀
膜局部破裂，局部 150oC ， 膜 致 密 ，
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3.二氧化碳腐蚀常见形态
– 国际研究普遍认为：
CO2局部腐蚀有以下三种典型机理 – 台地状腐蚀 – 蜗旋状腐蚀 – 点状腐蚀 – 我们研究发现，腐蚀后试样表面呈现为图2.1所示的蜂窝状和 底 大口小的烧瓶型点状腐蚀
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14
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4.微观腐蚀形态
（a）
闭塞电池效应很强：外大阴极，
(1-1)
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10
几种典型腐蚀介质的腐蚀速率对比图
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11
三 二氧化碳腐蚀简介
1. 反应机理： 阳极反应机理 Fe=Fe2+ +2e
Fe + HCO3-=FeCO3 +2e+H+ Fe+CO32-=FeCO3 +2e 也有认为初始腐蚀产物为Fe(OH)2，或Fe(HCO3)2 Cr+ 3OH- =Cr(OH)3+ 3e
» —— 高温和/或高压环境
» —— H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蚀物质
» H2S、CO2、O2 是 腐蚀剂
» 水
是 载体
» Cl-
是 催化剂
– 就H2S、CO2和O2三种腐蚀剂来说，其腐蚀速率相对
油井的腐蚀及防护技术
增加，对晶格界面的压力不断增高，最后导致界面开 裂，形成氢鼓泡，其分布平行于钢板表面。氢鼓泡的 发生并不需要外加应力。 氢致开裂（HIC）是由于在钢的内部发生氢鼓泡区 域，当氢的压力继续增高时，小的鼓泡裂纹趋向于相 互连接，形成阶梯状特征的氢致开裂。氢致开裂的发 生也无需外加应力。
硫化物应力腐蚀开裂（SSCC） 也叫电化学失重腐蚀， 是湿硫化氢环境中产生的氢原子渗透到钢的内部，溶解 于晶格中，导致氢脆，在外加应力或残余应力作用下形 成开裂。它通常发生在焊道与热影响区等高硬度区。 应力导向氢致开裂（SOHIC）是在应力引导下， 在夹杂物与缺陷处因氢聚集而形成成排的小裂纹沿着 垂直于应力的方向发展。它通常发生在焊接接头的
油井的腐蚀及防护技术
目 录
第一部分：腐蚀的危害 第二部分：腐蚀的基本原理 第三部分：金属腐蚀的防护
一、 腐蚀的危害 金属腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学 或电化学反应而遭到破坏的现象 工业发达国家由于腐蚀造成的损失约占国民 经济生产总值的2%-4%。目前美国每年的腐 蚀经济损失已高达3000亿美元。 在我国的管道事故中，腐蚀造成破坏约占 30%；我国东部油田管线腐蚀穿孔2万次/年， 更换管线400km/年。
2、金属腐蚀的原理 根据与环境作用不同，金属腐蚀的因素有：（1） 溶解氧的存在：主要是金属表面与水接触时而 在溶解氧作用下产生的电化学腐蚀。
Fe 2H2O Fe
2e 2+
Fe(O H )2 + 2OH 2H
↓
+
↑
在酸性介质中
Fe Fe H O 2H 2 O 2 2
Fe
2+ 2+ Fe
阳极 反应 阴极 反应
垦西油田采油井井下工具的腐蚀主要表现为油管漏、
石化防腐技术讲座讲解ppt课件
—
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≤1.5
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≤1.5
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≤1.5
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GB/T433.5
试验状态
试验弯曲面 的状态
固溶
不得有晶间 腐蚀裂纹
固溶
不得有晶间 腐蚀裂纹
固溶
考评项目赋标准分，对照考评内容和 考评办 法对考 评项目 进行考 评，评 出各考 评项目 的考评 实际得 分，考 评类目 下各考 评项目 考评实 际得分 之和为 该考评 类目的 考评实 际得分
• 统计分析也表明：
美国历史上最大的经济灾难不是由自然灾害所引起的，而是1989年 在得克萨斯城石化厂，一次就造成损失达16亿美元。按美国国家标准 技术学会（NSTI）统计：每年由于管控系统失灵和操作人员处理异常 工况就要给全美经济造成至少200亿美元的耗费。
• (四)母材金属对于含稳定化元素的18—8钢，如
1Cr18Ni9Ti钢，峰值温度超过1200的过热区发生 TiC分解量愈大(图2-16)，从而使稳定化作用大为 减弱，甚至完全消失。在随后的冷却过程中，由 于碳原子的体积很小，扩散能力比钛原子强，碳 原子趋于向奥氏体晶界扩散迁移，而钛原子则来 不及扩散仍保留在奥氏体点阵节点上。因此，碳 原子析集于晶界附近成为过饱和状态。
考评项目赋标准分，对照考评内容和 考评办 法对考 评项目 进行考 评，评 出各考 评项目 的考评 实际得 分，考 评类目 下各考 评项目 考评实 际得分 之和为 该考评 类目的 考评实 际得分
焊接热影响区出现的晶间腐蚀
• 严重缺铬，铬的浓度低于临界值12%Cr(图3)。此时，奥氏体晶粒内和晶界碳
石油化工设备的防腐措施ppt课件
性能。
注意材料的加工性能、机械性能 、物理性能等，确保材料在使用 过程中不会出现开裂、变形等问
题。
严格按照材料的使用说明进行操 作，避免因操作不当导致设备腐
蚀。
耐腐蚀材料应用案例分析
某石油化工企业使用不锈钢材料制造反应釜，由于介质中含 有氯离子，导致反应釜内壁发生严重腐蚀。经过分析，选用 高耐腐蚀的不锈钢材料并采取相应的防腐措施，成功解决了 设备腐蚀问题。
经济损失
设备腐蚀导致频繁更换零 部件、停产维修等，增加 生产成本和维修费用。
02
石油化工设备防腐措施分类
防腐蚀涂料
耐腐蚀涂料
采用耐腐蚀颜料、树脂和添加剂 等制成的涂料，具有较好的耐腐 蚀性能，能够保护设备表面免受
腐蚀。
防锈涂料
能够抑制金属生锈的涂料，如富锌 底漆、环氧富锌底漆等，能够提供 长期的防锈保护。
防腐蚀材料
采用特殊工艺制成的防腐蚀材料，如 不锈钢、钛合金等，具有较好的耐腐 蚀性能和机械性能。
防腐蚀结构设计
结构优化设计
通过优化设备结构，减少应力集 中、缝隙等易腐蚀区域，提高设
备的耐腐蚀性能。
防腐蚀结构设计
采用特殊的防腐蚀结构设计，如 牺牲阳极保护、外加电流保护等 ，能够提供长期的防腐蚀保护。
某石油化工企业使用玻璃钢材料制造储罐，由于储罐内介质 为酸性介质，导致玻璃钢储罐出现开裂、变形等问题。经过 分析，选用耐酸性较好的玻璃钢材料并采取相应的防腐措施 ，成功解决了设备腐蚀问题。
05
石油化工设备防腐蚀结构设计 应用
防腐蚀结构设计原则与要求
结构简单
避免设备结构过于复杂，减少死角和缝隙，降低腐蚀风险。
石油化工设备的防腐措施ppt 课件
汇报人： 日期:
注意材料的加工性能、机械性能 、物理性能等，确保材料在使用 过程中不会出现开裂、变形等问
题。
严格按照材料的使用说明进行操 作，避免因操作不当导致设备腐
蚀。
耐腐蚀材料应用案例分析
某石油化工企业使用不锈钢材料制造反应釜，由于介质中含 有氯离子，导致反应釜内壁发生严重腐蚀。经过分析，选用 高耐腐蚀的不锈钢材料并采取相应的防腐措施，成功解决了 设备腐蚀问题。
经济损失
设备腐蚀导致频繁更换零 部件、停产维修等，增加 生产成本和维修费用。
02
石油化工设备防腐措施分类
防腐蚀涂料
耐腐蚀涂料
采用耐腐蚀颜料、树脂和添加剂 等制成的涂料，具有较好的耐腐 蚀性能，能够保护设备表面免受
腐蚀。
防锈涂料
能够抑制金属生锈的涂料，如富锌 底漆、环氧富锌底漆等，能够提供 长期的防锈保护。
防腐蚀材料
采用特殊工艺制成的防腐蚀材料，如 不锈钢、钛合金等，具有较好的耐腐 蚀性能和机械性能。
防腐蚀结构设计
结构优化设计
通过优化设备结构，减少应力集 中、缝隙等易腐蚀区域，提高设
备的耐腐蚀性能。
防腐蚀结构设计
采用特殊的防腐蚀结构设计，如 牺牲阳极保护、外加电流保护等 ，能够提供长期的防腐蚀保护。
某石油化工企业使用玻璃钢材料制造储罐，由于储罐内介质 为酸性介质，导致玻璃钢储罐出现开裂、变形等问题。经过 分析，选用耐酸性较好的玻璃钢材料并采取相应的防腐措施 ，成功解决了设备腐蚀问题。
05
石油化工设备防腐蚀结构设计 应用
防腐蚀结构设计原则与要求
结构简单
避免设备结构过于复杂，减少死角和缝隙，降低腐蚀风险。
石油化工设备的防腐措施ppt 课件
汇报人： 日期:
油气田的腐蚀特征及控制技术PPT幻灯片
碳酸水解:
H 2 C3 (O a)q K c a H ( a)q HC 3 (a)q O
碳酸氢根进一步水解:
– 1971年5月至1986年2月，四川天然气管网腐蚀导致爆炸和 燃烧事故83次，其中第一次事故就伤亡24人。1991年1月25 日川东油田H2S腐蚀造成井喷，造成两人死亡，七人受伤
06.10.2020
6
1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
腐蚀造成停工停产，影响正常生产
–如1983年川南窝深一井，腐蚀疲劳造成钻杆失效，导致停 钻127天；又如中原油田胡状油田1988年11月投产至1993年 2月间穿孔780余次，被迫停井50多次
向参加培训的各位学员问好 大家辛苦了！
白真权 中国石油天然气集团公司管材研究所
2020年10月6日
油气田的腐蚀特征及控制技术
06.10.2020
2
提纲
第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
– 油气田腐蚀类型与特征 – 几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点 – 腐蚀与防护国内外发展趋势
第二部分：油气田腐蚀控制技术
– CO2腐蚀 – H2S腐蚀 – 冲刷腐蚀
腐蚀与防护国内外发展趋势
06.10.2020
4
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀定义
材料由于同周围介质发生化学或电化学的作用而引起的破坏和 变质
– 材料使用过程中在环境介质的作用下性能下降、状态改变，直至损坏变 质即为“腐蚀”或“老化”。随着近代科学技术的发展，现已发现几乎 所有材料在环境作用下都存在腐蚀或老化问题
腐蚀形貌及 部位
均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、 氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、焊 缝腐蚀、刀状腐蚀、冲刷腐蚀、冲蚀促进蚀、 空泡腐蚀、内腐蚀及外腐蚀等
H 2 C3 (O a)q K c a H ( a)q HC 3 (a)q O
碳酸氢根进一步水解:
– 1971年5月至1986年2月，四川天然气管网腐蚀导致爆炸和 燃烧事故83次，其中第一次事故就伤亡24人。1991年1月25 日川东油田H2S腐蚀造成井喷，造成两人死亡，七人受伤
06.10.2020
6
1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
腐蚀造成停工停产，影响正常生产
–如1983年川南窝深一井，腐蚀疲劳造成钻杆失效，导致停 钻127天；又如中原油田胡状油田1988年11月投产至1993年 2月间穿孔780余次，被迫停井50多次
向参加培训的各位学员问好 大家辛苦了！
白真权 中国石油天然气集团公司管材研究所
2020年10月6日
油气田的腐蚀特征及控制技术
06.10.2020
2
提纲
第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
– 油气田腐蚀类型与特征 – 几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点 – 腐蚀与防护国内外发展趋势
第二部分：油气田腐蚀控制技术
– CO2腐蚀 – H2S腐蚀 – 冲刷腐蚀
腐蚀与防护国内外发展趋势
06.10.2020
4
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀定义
材料由于同周围介质发生化学或电化学的作用而引起的破坏和 变质
– 材料使用过程中在环境介质的作用下性能下降、状态改变，直至损坏变 质即为“腐蚀”或“老化”。随着近代科学技术的发展，现已发现几乎 所有材料在环境作用下都存在腐蚀或老化问题
腐蚀形貌及 部位
均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、 氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、焊 缝腐蚀、刀状腐蚀、冲刷腐蚀、冲蚀促进蚀、 空泡腐蚀、内腐蚀及外腐蚀等
油气田气田腐蚀与防腐技术
中原油田采油工程技术研究院
油气田腐蚀与防护技术
张诚
--
汇目报录内容
第一部分 腐蚀简介 第二部分 油气田腐蚀的现象、机理和分类 第三部分 材料选用与防腐蚀设计 第四部分 腐蚀的监测与检测
--
一、腐蚀简介
腐蚀的定义： 材料在周围环境介质的作用下，逐步发生的物理化学变化而引起的
性能降级。包括非金属，比如陶瓷材料等。
只有溶解在水中才具有腐蚀性。 美国腐蚀工程师协会（NACE）的MR0175-2003
标准对于湿H2S环境的定义是： （1）酸性气体系统：气体总压≥0.45MPa，并
且H2S分压≥0.0003MPa； （2）酸性多相系统：当处理的原油中有两相
或三相介质（油、水、气）时，条件可放宽为： 气相气相压油总 力 比压≤ ≥≥11.4182.3亦8M3或PMa气P时a相，且HH满22SS足含分H量压2S超≥分过压0.1≥050%00三.30M个P7aM条P；a件，当之或气 一。
停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康、造成严重事 故。
--
一、腐蚀简介
➢ 腐蚀是不可避免的 对于绝大多数材料，在自然界存在时ΔG=ΔH-
TΔS <0，只能延寿，不能完全避免腐蚀 ➢ 腐蚀是一个系统工程
腐蚀是多方面因素相关联下的共同作用，某些 手段可能减少全面腐蚀却可能引起应力腐蚀，应避 免头疼医头脚疼医脚 ➢ 腐蚀是一个经济问题
必须符合经济要求，在合理的情况下尽量采用成 本低廉的材料和防腐方案。
--
一、腐蚀简介 电化学与腐蚀：
弄清楚发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，是采取对策防止腐蚀发 生的最基本的前提。
--
一、腐蚀简介
力与腐蚀：
应力对腐蚀的影响 (1) 应力可以加速电化学腐蚀 ➢ 应力可以改变材料的电化学活性，引起腐蚀速
油气田腐蚀与防护技术
张诚
--
汇目报录内容
第一部分 腐蚀简介 第二部分 油气田腐蚀的现象、机理和分类 第三部分 材料选用与防腐蚀设计 第四部分 腐蚀的监测与检测
--
一、腐蚀简介
腐蚀的定义： 材料在周围环境介质的作用下，逐步发生的物理化学变化而引起的
性能降级。包括非金属，比如陶瓷材料等。
只有溶解在水中才具有腐蚀性。 美国腐蚀工程师协会（NACE）的MR0175-2003
标准对于湿H2S环境的定义是： （1）酸性气体系统：气体总压≥0.45MPa，并
且H2S分压≥0.0003MPa； （2）酸性多相系统：当处理的原油中有两相
或三相介质（油、水、气）时，条件可放宽为： 气相气相压油总 力 比压≤ ≥≥11.4182.3亦8M3或PMa气P时a相，且HH满22SS足含分H量压2S超≥分过压0.1≥050%00三.30M个P7aM条P；a件，当之或气 一。
停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康、造成严重事 故。
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一、腐蚀简介
➢ 腐蚀是不可避免的 对于绝大多数材料，在自然界存在时ΔG=ΔH-
TΔS <0，只能延寿，不能完全避免腐蚀 ➢ 腐蚀是一个系统工程
腐蚀是多方面因素相关联下的共同作用，某些 手段可能减少全面腐蚀却可能引起应力腐蚀，应避 免头疼医头脚疼医脚 ➢ 腐蚀是一个经济问题
必须符合经济要求，在合理的情况下尽量采用成 本低廉的材料和防腐方案。
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一、腐蚀简介 电化学与腐蚀：
弄清楚发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，是采取对策防止腐蚀发 生的最基本的前提。
--
一、腐蚀简介
力与腐蚀：
应力对腐蚀的影响 (1) 应力可以加速电化学腐蚀 ➢ 应力可以改变材料的电化学活性，引起腐蚀速
油气井CO2腐蚀与防_图文
二氧化碳（ CO2 ）常作为天然气或石油伴生气的组分存在于油气中。 CO2溶入水后对钢铁及水泥环都有极强的腐蚀性。在井下适宜的湿度及压 力环境条件下，CO2会对水泥和油套管产生严重的腐蚀，使得管道和设备 发生早期腐蚀失效，甚至造成生产油、套管的腐蚀断裂。从而缩短油气井 的生产寿命，造成巨大的经济损失。如英国北海的ALPHA平台，因油气中 含1.5-3.0%的二氧化碳，其由碳锰钢X52制成的管线仅用了两个多月就发 生了爆炸。
含 铬 钢
开发技术公司调剖队
类型二（中等温度）类型Fra bibliotek（高温）在温度较低时， 主要发生金属的活 性溶解，为全面腐 蚀，而对于含铬钢 可以形成腐蚀产物 膜。
在中温区，两种 金属由于腐蚀产物 在金属表面的不均 匀分布，主要发生 局部腐蚀，如点蚀 等。
在高温时，无论 碳钢还是含铬钢， 腐蚀产物可较好地 沉积在金属表面， 从而抑制金属的腐 蚀。
在没有电解质存在的条件下，CO2本身并不腐蚀金属， 这说明CO2腐蚀主要表现为电化学腐蚀，即由于天然气中 的CO2溶于水生成碳酸后引起的电化学腐蚀，CO2电化学 腐蚀原理及其总体基本化学反应可描述为：
↑
事实上，CO2腐蚀常常表现为全面腐蚀与典型沉积物下方 的局部腐蚀共存。然而，对于局部腐蚀机理的研究目前尚不 够深入和详尽。大体上来说，在含有CO2介质中，腐蚀产物 FeCO3及结垢物CaCO3或不同的生成物膜在钢铁表面不同 区域的覆盖度不同，不同覆盖度的区域之间形成了具有很强 自催化特性的腐蚀电偶，CO2的局部腐蚀正是这种腐蚀电偶 作用的结果
递所控制，此时流速的变化已不重要，温度的影响变成主要影响因 素。
流速对二氧化碳腐蚀速率的影响
低流速，膜致密 中流速，膜局部 高流速，膜完全 ，腐蚀速率低 破裂，局部腐蚀 冲掉，均匀腐蚀
含 铬 钢
开发技术公司调剖队
类型二（中等温度）类型Fra bibliotek（高温）在温度较低时， 主要发生金属的活 性溶解，为全面腐 蚀，而对于含铬钢 可以形成腐蚀产物 膜。
在中温区，两种 金属由于腐蚀产物 在金属表面的不均 匀分布，主要发生 局部腐蚀，如点蚀 等。
在高温时，无论 碳钢还是含铬钢， 腐蚀产物可较好地 沉积在金属表面， 从而抑制金属的腐 蚀。
在没有电解质存在的条件下，CO2本身并不腐蚀金属， 这说明CO2腐蚀主要表现为电化学腐蚀，即由于天然气中 的CO2溶于水生成碳酸后引起的电化学腐蚀，CO2电化学 腐蚀原理及其总体基本化学反应可描述为：
↑
事实上，CO2腐蚀常常表现为全面腐蚀与典型沉积物下方 的局部腐蚀共存。然而，对于局部腐蚀机理的研究目前尚不 够深入和详尽。大体上来说，在含有CO2介质中，腐蚀产物 FeCO3及结垢物CaCO3或不同的生成物膜在钢铁表面不同 区域的覆盖度不同，不同覆盖度的区域之间形成了具有很强 自催化特性的腐蚀电偶，CO2的局部腐蚀正是这种腐蚀电偶 作用的结果
递所控制，此时流速的变化已不重要，温度的影响变成主要影响因 素。
流速对二氧化碳腐蚀速率的影响
低流速，膜致密 中流速，膜局部 高流速，膜完全 ，腐蚀速率低 破裂，局部腐蚀 冲掉，均匀腐蚀
油田防垢技术
3.6、常用的坊垢技术
常用的除垢技术：化学除垢、超声波除垢 常用的防垢技术： 1、化学防垢： 通过稀释和加入阻垢剂阻止或减缓结垢，其机理 为：稀释作用、增溶作用、分散作用、静电斥力作 用、晶体略变作用、去活化作用。增溶作用：利用 含羟基或磺基功能团的高分子防垢剂，与CaCO3或 CaSO4等无机盐中的Ca++发生络合反应，生成可溶性 的络合物或鳌合物，从而起到增溶作用防垢。
油水井在线加注装置
型号：YJDJ-Ⅰ、YJDJ-Ⅱ
油水井在线微量加注
井筒多元防护技术
连续防垢、防蜡、防腐、防盐专用设备
油田开发采油过程中需要对油井井筒加入清蜡 剂、缓蚀剂、防垢剂等工作液，常用的方法是周期性 投加工作液，这种方法存在投加量大、效果不连续等 问题，油井产油是连续生产因此工作液的投加也要采 用连续的方法才能确保加药效果的有效，油水井在线 加注装置提供了一套与油井工作状况相适应的工作液 投加方案，对油井采油的清蜡剂、缓蚀剂、防垢剂等 工液提供一种省料有效的手段。
Ca2+ + SO42Ba2+ + SO42-
分子结合和排列形成微晶体，然后产生粒子化过程中，大量 晶体堆积，沉积成垢长大。
3.5垢结晶主要有以下原因：
液体不配伍：油井施工入井液、注入水等与地层水 不配伍造成结垢。 地层生产压差过大，造成地层孔隙壁上的微粒汇积， 在喉管处结垢堵塞。 热力学变化：因温度、压力变化，地层液中的造成 渗解CO2气体逸出，破坏渗液的相对平衡而结垢。 气驱或化学驱油：如空气驱油、二氧化碳驱油或三 元复合驱油等改变了产出液体气体的成分。 离子吸咐：液体中的固体离子相互吸咐。
一、腐蚀的概述
1.1、 定义：
酸性油气田的腐蚀与防护
对SSC敏感的钢构件在含H2S酸性油气中，经短暂暴 露后，就会出现破裂，数小时到3个月情况居多。
2、影响SSC的因素
环境因素 材料因素
H2S浓度的影响 温度的影响
pH值的影响 CO2的影响
（1）环境因素
a. H2S浓度的影响
•
含有水和H2S酸性天然气系统，当其气体总压等
于或大于0.4MPa(绝)，气体中的硫化氢分压等于或大
于0.0003MPa(绝)时，称为酸性天然气。该天然气可
引起敏感材料发生SSC。天然气中硫化氢气体分压等
于天然气中硫化氢气体的体积百分数与天然气总压的
乘积。
b. 温度的影响
图3-10 温度对高强度钢在饱和H2S的 3%NaCl+0.5%CH3COOH中断裂时间的影响
c. pH值的影响
pH值表示介质中H+浓度的大小。根据SSC 机理可推断随着pH值的升高，H+浓度下降，SSC 敏感性降低。
↓ [H]→ 钢中扩散 其中：Had - 钢表面吸附的氢原子 [H] - 钢中的扩散氢
阳极反应产物： Fe2＋ ＋ S2－ → FeS ↓
注：钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终 产物就是硫化亚铁，该产物通常是一种有缺陷的 结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧 化，且电位较正，因而作为阴极与钢铁基体构成 一个活性的微电池，对钢基体继续进行腐蚀。
修并换油管等作业。
（5）井下封隔器
•
油管外壁和套管内壁环形空间的腐蚀防护通常
采用井下封隔器。封隔器下至油管下端，将油管与套
管环形空间密封，阻止来自气层的含H2S酸性天然气 及地层水进入，并在环形空间注满用于平衡压差，添
加缓蚀剂的液体。
（6）定期清管
•
2、影响SSC的因素
环境因素 材料因素
H2S浓度的影响 温度的影响
pH值的影响 CO2的影响
（1）环境因素
a. H2S浓度的影响
•
含有水和H2S酸性天然气系统，当其气体总压等
于或大于0.4MPa(绝)，气体中的硫化氢分压等于或大
于0.0003MPa(绝)时，称为酸性天然气。该天然气可
引起敏感材料发生SSC。天然气中硫化氢气体分压等
于天然气中硫化氢气体的体积百分数与天然气总压的
乘积。
b. 温度的影响
图3-10 温度对高强度钢在饱和H2S的 3%NaCl+0.5%CH3COOH中断裂时间的影响
c. pH值的影响
pH值表示介质中H+浓度的大小。根据SSC 机理可推断随着pH值的升高，H+浓度下降，SSC 敏感性降低。
↓ [H]→ 钢中扩散 其中：Had - 钢表面吸附的氢原子 [H] - 钢中的扩散氢
阳极反应产物： Fe2＋ ＋ S2－ → FeS ↓
注：钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终 产物就是硫化亚铁，该产物通常是一种有缺陷的 结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧 化，且电位较正，因而作为阴极与钢铁基体构成 一个活性的微电池，对钢基体继续进行腐蚀。
修并换油管等作业。
（5）井下封隔器
•
油管外壁和套管内壁环形空间的腐蚀防护通常
采用井下封隔器。封隔器下至油管下端，将油管与套
管环形空间密封，阻止来自气层的含H2S酸性天然气 及地层水进入，并在环形空间注满用于平衡压差，添
加缓蚀剂的液体。
（6）定期清管
•
油气田的腐蚀与防护技术
P＜0.008%（避免在晶界聚集）
（二） H2S环境导致的输送管损伤
2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）
2.1.2 材料因素 （4）冷变形——增大硬度，引入残余拉应力
（二） H2S环境导致的输送管损伤
2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素 （5）焊缝SSC的控制（适用于510MPa管线焊缝） ① 合理选择焊接材料与工艺： 焊丝、焊剂匹配保证焊缝与母材等强度；
硫化物环境中输送管的主要腐蚀 类型
（一）钢在H2S环境中的腐蚀机理：
（1）H2S的性质
① 摩尔质量：34.08g/mol
② 密度：1.539g/L(25℃)；相对空气密度：1.1906(空气=1) ③ 在水中的溶解度大：3480mg/L(25℃,0.1MPa)，大于CO2和O2
④ 腐蚀性：干H2S无腐蚀性；溶于水后有强的腐蚀性
（二） H2S环境导致的输送管损伤
2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）
2.1.1 环境因素 （1）H2S浓度：酸性天然气—总压0.4MPa，H2S气压＞0.0003MPa 在满足上述条件的环境中敏感材料易产生SSC破坏。
酸性天然气系统 （天然气体积是在0℃， 0.101325MPa状态下） H2S/CO2＞1/500时， H2S腐蚀为主
油田注水系统管线历年穿孔柱状图
穿孔次数
4500 4000 3500 3000 2500
4072
2632
1801
2000 1500 1000 500 0
1321
1122 841
（二） H2S环境导致的输送管损伤
2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）
2.1.2 材料因素 （4）冷变形——增大硬度，引入残余拉应力
（二） H2S环境导致的输送管损伤
2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素 （5）焊缝SSC的控制（适用于510MPa管线焊缝） ① 合理选择焊接材料与工艺： 焊丝、焊剂匹配保证焊缝与母材等强度；
硫化物环境中输送管的主要腐蚀 类型
（一）钢在H2S环境中的腐蚀机理：
（1）H2S的性质
① 摩尔质量：34.08g/mol
② 密度：1.539g/L(25℃)；相对空气密度：1.1906(空气=1) ③ 在水中的溶解度大：3480mg/L(25℃,0.1MPa)，大于CO2和O2
④ 腐蚀性：干H2S无腐蚀性；溶于水后有强的腐蚀性
（二） H2S环境导致的输送管损伤
2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）
2.1.1 环境因素 （1）H2S浓度：酸性天然气—总压0.4MPa，H2S气压＞0.0003MPa 在满足上述条件的环境中敏感材料易产生SSC破坏。
酸性天然气系统 （天然气体积是在0℃， 0.101325MPa状态下） H2S/CO2＞1/500时， H2S腐蚀为主
油田注水系统管线历年穿孔柱状图
穿孔次数
4500 4000 3500 3000 2500
4072
2632
1801
2000 1500 1000 500 0
1321
1122 841
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– 流体力学化学腐蚀 • 冲刷腐蚀、冲蚀腐蚀、空泡腐蚀
– 固体力学化学腐蚀 • 腐蚀疲劳、应力腐蚀、硫化物应力开裂、氢致开裂等
按腐蚀破坏特征：
– 全面腐蚀：分布整个表面，可是均匀的，也可是不均匀的 – 局部腐蚀：小孔腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、
缝隙腐蚀、选择性腐蚀、细菌腐蚀、其它腐蚀（如沉积腐蚀、浓差电 池腐蚀、冲刷腐蚀等）
– 研究机构 -- Ohio大学、Tulsa大学、挪威能源研究院 （IFE）、英国利兹大学、加拿大CANMET、德国 Iserlohn应用科学大学、美国西南研究院等
14.10.2020
.
14
1.2.1 CO2 腐蚀
CO2 溶于水: CO 2gas CO 2aq
溶解的CO2水合过程:
C 2 ( a O )q H 2 O ( a)q K h y H 2 d C 3 ( a O )q
向参加培训的各位学员问好 大家辛苦了！
白真权 中国石油天然气集团公司管材研究所
2020年10月14日
油气田的腐蚀特征及控制技术
14.10.2020
.
2
提纲
第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
– 油气田腐蚀类型与特征 – 几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点 – 腐蚀与防护国内外发展趋势
第二部分：油气田腐蚀控制技术
• 过去关于高温高压CO2腐蚀和多相流冲刷腐蚀研究不多，而实践证 明这两种腐蚀，越来越成为油气田的主要危害
14.10.2020
.
11
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
分类方式
主要研究内容
腐蚀环境
CO2 腐蚀、H2 S腐蚀、溶解盐类腐蚀、酸腐 蚀、水腐蚀、大气腐蚀、细菌腐蚀、土壤腐蚀、 杂散电流腐蚀、铁离子腐蚀、原电池腐蚀、 Ca、Mg、Zn等的浓缩卤盐腐蚀、凝析气相腐 蚀等
– 退化是必然的，如人的衰老一样是不可避免的。从物理化学理论上讲， 腐蚀的本质：遵循热力学第二定律，是一个自由能减少，墒增加的自发 过程
腐 自由能最低 蚀 达到最稳定状态
腐 欲望得到满足 败 达到最舒适程度
14.10.2020
.
5
1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
造成巨大的经济损失，包括能源和材料的损失
腐蚀造成环境污染
–如地下水资源破坏，生态环境破坏，以及天然资源浪费等
腐蚀是高新技术产业发展的限制性因素
14.10.2020
.
7
油气管道腐蚀危害
原油漏失
14.10.2020
污染良田
.
8
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀因素
环境因素：
– H2S，CO2，Cl-，温度、压力、 pH、含水量、气油比等
– CO2腐蚀 – H2S腐蚀 – 冲刷腐蚀
腐蚀与防护国内外发展趋势
14.10.2020
.
4
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀定义
材料由于同周围介质发生化学或电化学的作用而引起的破坏和 变质
– 材料使用过程中在环境介质的作用下性能下降、状态改变，直至损坏变 质即为“腐蚀”或“老化”。随着近代科学技术的发展，现已发现几乎 所有材料在环境作用下都存在腐蚀或老化问题
14.10.2020
.
10
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
按腐蚀发生部位分为两类
– 外腐蚀主要是管体外部遭受的土壤腐蚀和地下水腐蚀，以及杂散电流
腐蚀和宏观电池腐蚀等
– 内腐蚀主要是管体内部由于内部介质所导致的腐蚀，是目前的研究难
点和热点
按照腐蚀介质分：常见六大主要腐蚀类型
– H2S腐蚀 – CO2腐蚀 – H2S和CO2共存条件下腐蚀 – O2腐蚀 – 细菌腐蚀 – 土壤腐蚀 （外腐蚀）
.
13
1.2.1 CO2 腐蚀
“CO2 腐蚀”术语1925年被API采用，Texas 油田的 气井1943年首次出现
国外20世纪60年代，我国起步晚(80年代)
美国国家腐蚀工程师协会(NACE)成立T-IC小组，专 门从事CO2 腐蚀研究
国外
– 公司 -- Shell、Exxon-Mobile、BP等
材料因素：
– 材料类型（碳钢、不锈钢、耐蚀 合金、非金属），金相组织，化 学成分、强度、夹杂缺陷等
力学因素：
– 工作应力，残余应力（制造，焊接，外力破坏，表面处 理），流体冲刷应力
14.10.2020
.
9
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
按照腐蚀机制，可以分为三大类型：
– 常规电化学腐蚀 • 失重腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀等
– 1971年5月至1986年2月，四川天然气管网腐蚀导致爆炸和 燃烧事故83次，其中第一次事故就伤亡24人。1991年1月25 日川东油田H2S腐蚀造成井喷，造成两人死亡，七人受伤
14.10.2020
.
6
1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
腐蚀造成停工停产，影响正常生产
–如1983年川南窝深一井，腐蚀疲劳造成钻杆失效，导致停 钻127天；又如中原油田胡状油田1988年11月投产至1993年 2月间穿孔780余次，被迫停井50多次
腐蚀形貌及 部位
均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、 氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、焊 缝腐蚀、刀状腐蚀、冲刷腐蚀、冲蚀促进腐蚀、 空泡腐蚀、内腐蚀及外腐蚀等
14.10.2020
.
12
1.2 几种典型的腐蚀类型及其关பைடு நூலகம்点
CO2腐蚀 H2S腐蚀 多相流冲刷腐蚀
14.10.2020
– 油气管道的腐蚀控制途径 – 油气田常用防腐蚀技术及及经济性分析 – 油气田腐蚀检测与监测 – 油气田腐蚀控制的长远目标 – 塔里木和新疆油田在用腐蚀控制措施及效果
14.10.2020
.
3
第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
油气田腐蚀类型与特征
– 腐蚀的定义 – 腐蚀类型与特点
几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点
碳酸水解:
H 2 C3 (O a)q K c a H ( a)q HC 3 (a)q O
–腐蚀导致设备损坏，油气漏失，人员伤亡，停工停产，污 染环境，这些后果都会造成巨大的直接和间接经济损失。 1971年5月四川威成线天然气管线腐蚀爆裂，造成爆炸和燃 烧，导致直接经济损失7000万元
–新疆油田公司每年投入大量资金对管线、容器进行维修或 更换，据统计，每年更新改造的资金约2亿元左右
腐蚀导致人员伤亡
– 固体力学化学腐蚀 • 腐蚀疲劳、应力腐蚀、硫化物应力开裂、氢致开裂等
按腐蚀破坏特征：
– 全面腐蚀：分布整个表面，可是均匀的，也可是不均匀的 – 局部腐蚀：小孔腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、
缝隙腐蚀、选择性腐蚀、细菌腐蚀、其它腐蚀（如沉积腐蚀、浓差电 池腐蚀、冲刷腐蚀等）
– 研究机构 -- Ohio大学、Tulsa大学、挪威能源研究院 （IFE）、英国利兹大学、加拿大CANMET、德国 Iserlohn应用科学大学、美国西南研究院等
14.10.2020
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1.2.1 CO2 腐蚀
CO2 溶于水: CO 2gas CO 2aq
溶解的CO2水合过程:
C 2 ( a O )q H 2 O ( a)q K h y H 2 d C 3 ( a O )q
向参加培训的各位学员问好 大家辛苦了！
白真权 中国石油天然气集团公司管材研究所
2020年10月14日
油气田的腐蚀特征及控制技术
14.10.2020
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提纲
第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
– 油气田腐蚀类型与特征 – 几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点 – 腐蚀与防护国内外发展趋势
第二部分：油气田腐蚀控制技术
• 过去关于高温高压CO2腐蚀和多相流冲刷腐蚀研究不多，而实践证 明这两种腐蚀，越来越成为油气田的主要危害
14.10.2020
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
分类方式
主要研究内容
腐蚀环境
CO2 腐蚀、H2 S腐蚀、溶解盐类腐蚀、酸腐 蚀、水腐蚀、大气腐蚀、细菌腐蚀、土壤腐蚀、 杂散电流腐蚀、铁离子腐蚀、原电池腐蚀、 Ca、Mg、Zn等的浓缩卤盐腐蚀、凝析气相腐 蚀等
– 退化是必然的，如人的衰老一样是不可避免的。从物理化学理论上讲， 腐蚀的本质：遵循热力学第二定律，是一个自由能减少，墒增加的自发 过程
腐 自由能最低 蚀 达到最稳定状态
腐 欲望得到满足 败 达到最舒适程度
14.10.2020
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5
1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
造成巨大的经济损失，包括能源和材料的损失
腐蚀造成环境污染
–如地下水资源破坏，生态环境破坏，以及天然资源浪费等
腐蚀是高新技术产业发展的限制性因素
14.10.2020
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油气管道腐蚀危害
原油漏失
14.10.2020
污染良田
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8
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀因素
环境因素：
– H2S，CO2，Cl-，温度、压力、 pH、含水量、气油比等
– CO2腐蚀 – H2S腐蚀 – 冲刷腐蚀
腐蚀与防护国内外发展趋势
14.10.2020
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀定义
材料由于同周围介质发生化学或电化学的作用而引起的破坏和 变质
– 材料使用过程中在环境介质的作用下性能下降、状态改变，直至损坏变 质即为“腐蚀”或“老化”。随着近代科学技术的发展，现已发现几乎 所有材料在环境作用下都存在腐蚀或老化问题
14.10.2020
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10
1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
按腐蚀发生部位分为两类
– 外腐蚀主要是管体外部遭受的土壤腐蚀和地下水腐蚀，以及杂散电流
腐蚀和宏观电池腐蚀等
– 内腐蚀主要是管体内部由于内部介质所导致的腐蚀，是目前的研究难
点和热点
按照腐蚀介质分：常见六大主要腐蚀类型
– H2S腐蚀 – CO2腐蚀 – H2S和CO2共存条件下腐蚀 – O2腐蚀 – 细菌腐蚀 – 土壤腐蚀 （外腐蚀）
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13
1.2.1 CO2 腐蚀
“CO2 腐蚀”术语1925年被API采用，Texas 油田的 气井1943年首次出现
国外20世纪60年代，我国起步晚(80年代)
美国国家腐蚀工程师协会(NACE)成立T-IC小组，专 门从事CO2 腐蚀研究
国外
– 公司 -- Shell、Exxon-Mobile、BP等
材料因素：
– 材料类型（碳钢、不锈钢、耐蚀 合金、非金属），金相组织，化 学成分、强度、夹杂缺陷等
力学因素：
– 工作应力，残余应力（制造，焊接，外力破坏，表面处 理），流体冲刷应力
14.10.2020
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
按照腐蚀机制，可以分为三大类型：
– 常规电化学腐蚀 • 失重腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀等
– 1971年5月至1986年2月，四川天然气管网腐蚀导致爆炸和 燃烧事故83次，其中第一次事故就伤亡24人。1991年1月25 日川东油田H2S腐蚀造成井喷，造成两人死亡，七人受伤
14.10.2020
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6
1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
腐蚀造成停工停产，影响正常生产
–如1983年川南窝深一井，腐蚀疲劳造成钻杆失效，导致停 钻127天；又如中原油田胡状油田1988年11月投产至1993年 2月间穿孔780余次，被迫停井50多次
腐蚀形貌及 部位
均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、 氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、焊 缝腐蚀、刀状腐蚀、冲刷腐蚀、冲蚀促进腐蚀、 空泡腐蚀、内腐蚀及外腐蚀等
14.10.2020
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1.2 几种典型的腐蚀类型及其关பைடு நூலகம்点
CO2腐蚀 H2S腐蚀 多相流冲刷腐蚀
14.10.2020
– 油气管道的腐蚀控制途径 – 油气田常用防腐蚀技术及及经济性分析 – 油气田腐蚀检测与监测 – 油气田腐蚀控制的长远目标 – 塔里木和新疆油田在用腐蚀控制措施及效果
14.10.2020
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第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
油气田腐蚀类型与特征
– 腐蚀的定义 – 腐蚀类型与特点
几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点
碳酸水解:
H 2 C3 (O a)q K c a H ( a)q HC 3 (a)q O
–腐蚀导致设备损坏，油气漏失，人员伤亡，停工停产，污 染环境，这些后果都会造成巨大的直接和间接经济损失。 1971年5月四川威成线天然气管线腐蚀爆裂，造成爆炸和燃 烧，导致直接经济损失7000万元
–新疆油田公司每年投入大量资金对管线、容器进行维修或 更换，据统计，每年更新改造的资金约2亿元左右
腐蚀导致人员伤亡