油气田的腐蚀特征及控制技术

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
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1.2 几种典型的腐蚀类型及其关注点
CO2腐蚀 H2S腐蚀 多相流冲刷腐蚀
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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
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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
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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
– 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）
– 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
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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
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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）
• 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
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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
碳酸水解:
H 2 C3 (O a)q K c a H ( a)q HC 3 (a)q O
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
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油气管道腐蚀危害
原油漏失
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污染良田
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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
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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
–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
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15日
油气田的腐蚀特征及控制技术
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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
– 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
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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
– CO2腐蚀 – H2S腐蚀 – 冲刷腐蚀
腐蚀与防护国内外发展趋势
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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Baidu Nhomakorabea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
– 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
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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