油井的腐蚀及防护概要
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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：腐蚀的类型和基本原理 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（被氧化） 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。
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
普通杆腐蚀断
套管腐蚀
泵杆的腐蚀 泵杆腐蚀
同时套管强度降低，引起其他类型的套损。
胜坨油田的坨712井生产80天左右,即发生抽油杆磨
蚀断脱和抽油泵柱塞多处穿孔;36200阀组至坨二站 集油管线仅投产运行89天就出现腐蚀穿孔,235天便 全线报废。
垦西油田采油井井下工具的腐蚀主要表现为油管漏、
泵漏、抽油杆断脱、光杆断。油管腐蚀导致油管螺 纹损坏,现场表现为油管螺纹出现腐蚀沟槽,内壁呈 坑状腐蚀。抽油泵由于缸套始终处于受磨状态,凡尔 受到流体的冲击涡流腐蚀严重。
1
结果：引起点腐蚀，引起管线的穿孔
（2）硫化氢的存在 天然气中含有的硫化氢对管线及设备具有强烈的腐 蚀性, 了解硫化氢腐蚀情况, 采取恰当的防腐措施对天然 气的安全生产及成本降低具有至关重要的意义。
①腐蚀特性：常表现为由点蚀导致局部壁厚减薄、蚀坑 或(和)穿孔，其腐蚀的特点有三个：( 1) 硫化氢离解产 物HS- 、S2- 对腐蚀都有促进作用;( 2) 不同条件下生成的 腐蚀产物性质不同, 如低温下形成FexSy 促进腐蚀； 温 度较高时, 形成的FeS 则抑制腐蚀;( 3) H2S 除了能引起 局部腐蚀外, 还容易引起硫化物应力开裂。 ②腐蚀机理：一般认为干硫化氢没有腐蚀作用，在湿硫 化氢（H2S＋H2O）腐蚀环境中，碳钢设备发生两种腐 蚀：均匀腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀开裂。开裂的形式包 括氢鼓泡（HB）、氢致开裂（HIC)、硫化物应力腐蚀开 裂(SSCC)和应力导向氢致开裂（SOHIC）。 氢鼓泡（HB）:是由于含硫化合物腐蚀过程析出的氢原 子向钢中渗透，在钢中的裂纹、夹杂、缺陷等处聚集并 形成分子，从而形成很大的膨胀力。随着氢分子数量的
腐蚀给油田的生产带来巨大的损失
胜利油田管线材料费直接经济损失就达3亿元， 由于腐蚀更换管柱、管线频繁作业和影响生产， 导致间接经济损失达10亿元左右。 全国各大油田的管线和管柱总计高达10亿余米， 这方面的损失更分别高达100亿元和1000亿元之 多。
油管腐蚀穿孔
油管腐蚀穿孔
油管腐蚀穿孔 防腐杆本体腐蚀 断
热影响区及高应力集中区，如接管处、几何突变处、 裂纹状缺陷处或应力腐蚀开裂处等。 危害性大
③影响硫化氢腐蚀 的因素：
I）水的含量：水是造成各种类型的电化学腐蚀的必要 条件。 没有水的存在H2S的腐蚀是轻微的，可以忽略。 II） 温度 ：在低温范围内, 钢在硫化氢水溶液中的腐蚀 程度随温度的上升而增加。当温度由55 ℃上升到84 ℃ 时, 其腐蚀速度大约增加20 %; 若温度继续上升, 其腐蚀 速度反而降低; 碳钢在100~200 ℃之间的腐蚀速度最小。 因为，随温度升高, 其具有保护性的腐蚀产物膜也逐渐 由富铁、无规则几何微晶结构转变为富硫、有规则几何 微晶结构的磁黄铁矿或黄铁矿, 温度越高, 转化过程越快。 这种结构转变后的腐蚀产物膜可降低高强度钢对 SSCC 的敏感性。
2H+ + 2e→H2
溶解氧的作用：
H2
阴极去极 化作用
+
1 2 O2
H2O
2 Fe(O H )3
2 Fe(O H )2
HO O +1 2 2 + 2
在碱性介质中
阴极去极 化作用
H2O + 2 O2 + 2 e 2 OH 1 H2O + 22+ O2 + 2e 2 OH Fe + 2 OH Fe(O H )2 2+ Fe + 2 OH Fe(O H )2 1 2 Fe(O H 2 Fe(O H )2 + 2 O2 + H2O 2 Fe(O H )3 HO 2 Fe(O H O )2 + 1 2 2 + 2
临盘采油厂临南油田油水井的腐蚀严重影响了油
田的正常生产和集输,造成大量原油损失,同时也造 成了大批资金的被迫投入。
埕岛油田目前共有平台65座,其中有20余座投产5a以
上。CB25A,CB25C,CB22A,CB11D和CB11G等平台甲板、 导管架锈蚀严重。利用CYGNUS-1型测厚仪,在CB11B平 台对平台潮溅区、全浸区进行了水下腐蚀情况检测。 结果表明：腐蚀速率为0.45mm/a左右，有的甚至高达 0.51mm/a 。
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
e +22e + + 2O H + 2 H + 2H + 2O H Fe(OH) H) 2 Fe(O 2
Fe
2+ 2+ Fe
+ +
2 O H 2O H
腐蚀----在油气井开发中，从地下管柱到地面管
道和储罐以及各种工艺设备都会遭到腐蚀，严重影响 注水开发效果，造成巨大的经济损失。
研究应用针对性的工艺方法预防和治理腐蚀，
对于保证油田正常生产具有重要意义。
二、金属腐蚀的基本原Βιβλιοθήκη Baidu 1、关于腐蚀：
金属在使用过程中，与环境发生 氧化还原作用，而损坏的过程
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。
目 录
第一部分：腐蚀的危害
第二部分：腐蚀的类型和基本原理 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（被氧化） 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。
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
普通杆腐蚀断
套管腐蚀
泵杆的腐蚀 泵杆腐蚀
同时套管强度降低，引起其他类型的套损。
胜坨油田的坨712井生产80天左右,即发生抽油杆磨
蚀断脱和抽油泵柱塞多处穿孔;36200阀组至坨二站 集油管线仅投产运行89天就出现腐蚀穿孔,235天便 全线报废。
垦西油田采油井井下工具的腐蚀主要表现为油管漏、
泵漏、抽油杆断脱、光杆断。油管腐蚀导致油管螺 纹损坏,现场表现为油管螺纹出现腐蚀沟槽,内壁呈 坑状腐蚀。抽油泵由于缸套始终处于受磨状态,凡尔 受到流体的冲击涡流腐蚀严重。
1
结果：引起点腐蚀，引起管线的穿孔
（2）硫化氢的存在 天然气中含有的硫化氢对管线及设备具有强烈的腐 蚀性, 了解硫化氢腐蚀情况, 采取恰当的防腐措施对天然 气的安全生产及成本降低具有至关重要的意义。
①腐蚀特性：常表现为由点蚀导致局部壁厚减薄、蚀坑 或(和)穿孔，其腐蚀的特点有三个：( 1) 硫化氢离解产 物HS- 、S2- 对腐蚀都有促进作用;( 2) 不同条件下生成的 腐蚀产物性质不同, 如低温下形成FexSy 促进腐蚀； 温 度较高时, 形成的FeS 则抑制腐蚀;( 3) H2S 除了能引起 局部腐蚀外, 还容易引起硫化物应力开裂。 ②腐蚀机理：一般认为干硫化氢没有腐蚀作用，在湿硫 化氢（H2S＋H2O）腐蚀环境中，碳钢设备发生两种腐 蚀：均匀腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀开裂。开裂的形式包 括氢鼓泡（HB）、氢致开裂（HIC)、硫化物应力腐蚀开 裂(SSCC)和应力导向氢致开裂（SOHIC）。 氢鼓泡（HB）:是由于含硫化合物腐蚀过程析出的氢原 子向钢中渗透，在钢中的裂纹、夹杂、缺陷等处聚集并 形成分子，从而形成很大的膨胀力。随着氢分子数量的
腐蚀给油田的生产带来巨大的损失
胜利油田管线材料费直接经济损失就达3亿元， 由于腐蚀更换管柱、管线频繁作业和影响生产， 导致间接经济损失达10亿元左右。 全国各大油田的管线和管柱总计高达10亿余米， 这方面的损失更分别高达100亿元和1000亿元之 多。
油管腐蚀穿孔
油管腐蚀穿孔
油管腐蚀穿孔 防腐杆本体腐蚀 断
热影响区及高应力集中区，如接管处、几何突变处、 裂纹状缺陷处或应力腐蚀开裂处等。 危害性大
③影响硫化氢腐蚀 的因素：
I）水的含量：水是造成各种类型的电化学腐蚀的必要 条件。 没有水的存在H2S的腐蚀是轻微的，可以忽略。 II） 温度 ：在低温范围内, 钢在硫化氢水溶液中的腐蚀 程度随温度的上升而增加。当温度由55 ℃上升到84 ℃ 时, 其腐蚀速度大约增加20 %; 若温度继续上升, 其腐蚀 速度反而降低; 碳钢在100~200 ℃之间的腐蚀速度最小。 因为，随温度升高, 其具有保护性的腐蚀产物膜也逐渐 由富铁、无规则几何微晶结构转变为富硫、有规则几何 微晶结构的磁黄铁矿或黄铁矿, 温度越高, 转化过程越快。 这种结构转变后的腐蚀产物膜可降低高强度钢对 SSCC 的敏感性。
2H+ + 2e→H2
溶解氧的作用：
H2
阴极去极 化作用
+
1 2 O2
H2O
2 Fe(O H )3
2 Fe(O H )2
HO O +1 2 2 + 2
在碱性介质中
阴极去极 化作用
H2O + 2 O2 + 2 e 2 OH 1 H2O + 22+ O2 + 2e 2 OH Fe + 2 OH Fe(O H )2 2+ Fe + 2 OH Fe(O H )2 1 2 Fe(O H 2 Fe(O H )2 + 2 O2 + H2O 2 Fe(O H )3 HO 2 Fe(O H O )2 + 1 2 2 + 2
临盘采油厂临南油田油水井的腐蚀严重影响了油
田的正常生产和集输,造成大量原油损失,同时也造 成了大批资金的被迫投入。
埕岛油田目前共有平台65座,其中有20余座投产5a以
上。CB25A,CB25C,CB22A,CB11D和CB11G等平台甲板、 导管架锈蚀严重。利用CYGNUS-1型测厚仪,在CB11B平 台对平台潮溅区、全浸区进行了水下腐蚀情况检测。 结果表明：腐蚀速率为0.45mm/a左右，有的甚至高达 0.51mm/a 。
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
e +22e + + 2O H + 2 H + 2H + 2O H Fe(OH) H) 2 Fe(O 2
Fe
2+ 2+ Fe
+ +
2 O H 2O H
腐蚀----在油气井开发中，从地下管柱到地面管
道和储罐以及各种工艺设备都会遭到腐蚀，严重影响 注水开发效果，造成巨大的经济损失。
研究应用针对性的工艺方法预防和治理腐蚀，
对于保证油田正常生产具有重要意义。
二、金属腐蚀的基本原Βιβλιοθήκη Baidu 1、关于腐蚀：
金属在使用过程中，与环境发生 氧化还原作用，而损坏的过程
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。