S135钻杆和Cr13阀片在柴油机尾气环境中腐蚀行为比较研究

柴油机尾气欠平衡钻井技术具有保护油气层和提高钻速等优点，但柴油机尾气成分复杂，可引起井下钻杆的严重腐蚀和地面压缩机阀片的失效。模拟柴油机尾气环境腐蚀试验表明:相同条件下，Cr13平均腐蚀速率远低于S135，试片在动态液相中的平均腐蚀速率远大于动态气相。在温度为100 ℃，总压为12 MPa，反应时间120 h和流速2 m/s时，2种钢材的腐蚀速率达到最大。Cr13钢表面的腐蚀产物膜成膜颗粒细小均匀，而S135钢表面的腐蚀产物膜成膜颗粒粗大不均匀，因而S135钢腐蚀速率远大于Cr13。S135钢液相腐蚀产物空隙率大、致密性差、疏松多孔，不能完整地覆盖试样表面，对基体不能产生保护作用，而S135钢气相腐蚀产物膜均匀覆盖整个表面，起到了对腐蚀介质的阻隔作用，发生的是典型的均匀腐蚀，因而腐蚀速率相对较低。柴油机尾气环境可引起井下钻杆的严重腐蚀，该技术不适合于产水气井和高压气井，通过合理的预防措施可减缓阀片失效。     

天然气压力容器腐蚀原因分析及防范措施

1．天然气压力容器腐蚀的原因 天然气压力容器腐蚀包括内腐蚀和外腐蚀，内腐蚀由内部介质所导致，是目前的研究难点和重点。内腐蚀有三个显著特点：①气、水、烃固共存的多相流腐蚀介质；②高温或高压环境；③H2S、CO2、O2、Cl^-和水分是主要的腐蚀物质，其中H2S、CO2、O2是腐蚀剂，水是载体，Cl^-是催化剂。在三种腐蚀剂中H2S和CO2的腐蚀是氢去极化腐蚀，H2S腐蚀类型除电化学腐蚀外，其最具危害的还是固体力学化学腐蚀，即硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂等，H2S可以导致五种开裂损伤：硫化物应力腐蚀开裂（SSC）；氢鼓泡（HB）；氢致开裂（HIC）；应力导向氢致开裂（SOHIC）.     

华北油田钻具腐蚀与防护

华北油田钻具腐蚀非常严重，并且主要是由地层中的CO2和钻井液携带的O2引起的，因腐蚀而失效的钻具达到钻具总失效量的60％以上，由此而造成的经济损失高达2000多万元。华北石油管理局钻井工艺研究院研制出DPI型缓蚀剂，该缓蚀剂为咪唑啉衍生物，无毒、无味，不污染环境。对DPI型缓蚀剂的缓蚀效果及其与钻井液的配伍性进行了室内实验评价。实验结果表明，DPI型缓蚀剂在加量为0．2％～0．3％时缓蚀率基本在85％以上，最高可达90％，而且与钻井液的配伍性好。介绍了DPI型缓蚀剂在华北油田冀中地区的现场应用情况。DPI型缓蚀剂的使用不仅能减缓钻井液中的CO2和O2对钻具的腐蚀，还可以避免发生因腐蚀疲劳而引起的钻具本体剌穿事故，延长钻具使用寿命，缩短钻井周期，从而获得一定的经济效益。     

整体螺旋式扶正器内螺纹接头断裂失效原因分析

目的分析某油田整体螺旋式扶正器内螺纹接头失效行为,便于确定该油田整体螺旋式扶正器内螺纹断裂失效类型、分析其裂纹产生特点并对该井工况和作业进行了分析,从而证实断裂失效的环境介质因素,对类似井况改善整体螺旋式扶正器的使用现状,延长使用寿命,提供了支持。方法基于断裂整体螺旋式扶正器内螺纹接头宏观分析的初步判断,采用扫描电镜微观分析、金相组织分析等方法,对失效的整体螺旋式扶正器内螺纹接头展开了系统分析。结果该整体螺旋式扶正器力学性能、化学成分及金相组织均符合ASTM A304中4145H要求标准。纹断口微观形貌为沿晶,晶粒表面有腐蚀痕迹,通过对腐蚀产物分析发现含有Fe、C、O、Cr、Mn、S、Na、Si、Ca等元素,S元素的出现,可以证实工况中含有硫化氢,这些特征说明整体螺旋式扶正器内螺纹裂纹开裂机理为氢应力腐蚀开裂。利用X射线能谱对断口表面腐蚀产物分析也发现硫的存在,证实了FeSx的存在。而钻井过程中所用的高温钻井液为抗高温硫酸盐水基泥浆。此种水基泥浆温度高于155℃时化学分解出H2S,从而证实了硫化物腐蚀的介质因素。该井的钻井日报显示实际钻井时井底温度达到了165℃,并且出现倒滑眼困难,频繁蹩扭矩的现象,证实了应力因素。结论该油田整体螺旋式扶正器内螺纹接头断裂失效,是在次生H2S环境下,以硫化氢腐蚀为主,由于局部应力过大,而产生的氢应力开裂;由于该整体螺旋式扶正器所用材料为4145H,是高强度合金结构钢,对于硫化氢应力敏感指数较高,故更容易发生硫化氢应力腐蚀开裂。对于类似井况,合理减缓和屏蔽硫化氢应力开裂,对延长钻柱及钻井工具使用寿命具有重要的理论支持。     

在役催化再生器开裂的失效分析与对策措施

通过烟气的成分分析和检测研究发现，催化再生器开裂的根本原因是硝酸盐引起的应力腐蚀开裂。提出采用特殊超声波探伤方法从外壁在线检测内表面裂纹，以及提高壁温避免应力腐蚀环境，降低设备的应力水平等方面来预防控制催化再生器开裂失效的有效方法。     

某油田ERW钢管管体泄漏失效分析

为分析东北某油田ERW钢管在输送油气过程中管体泄漏失效原因,对ERW钢管失效样品进行宏观形貌检验、理化检验、金相组织及扫描电镜分析等试验。结果表明,该ERW钢管管体泄漏失效的主要原因是管道底部残留积液和空气试压中的O2和CO2导致的腐蚀,腐蚀介质为大体积的O2和CO2在小体积的残留积液中形成持续饱和的腐蚀性水溶液,腐蚀类型为腐蚀产物膜的膜下腐蚀。建议对后续再建管线,试压前对管线进行热风吹扫;如果管线不及时投用,建议采用氮气保压。     

高含硫气田钻具腐蚀研究进展

介绍了高含硫气田钻井过程中H2S对钻井的危害特点及应力腐蚀机理,探讨了钻具硫化氢腐蚀的影响因素,提出预防钻柱失效的四条措施即正确选材,改善工作环境,降低服役载荷或应力以及加强管理。指出含硫气田钻具腐蚀与防护研究的热点及发展发向是:开展高温高压、H2S CO2 Cl-共存、以及高矿化度地层水等恶劣环境腐蚀研究;加强对H2S CO2共存环境中的腐蚀基础理论研究;开发经济性抗硫钻杆及制定相关标准,为我国高含硫气的开发提供指导的借鉴。     

乙烯装置粗苯反应换热器腐蚀失效检测分析

乙烯装置TS-212粗苯反应换热器发生腐蚀失效泄漏，通过采取X射线衍射、能谱分析和扫描电镜检测等手段，全面地对换热器管束进行了失效鉴定分析，指出了TS-212发生腐蚀的主要原因是由于CO2＋H2O腐蚀体系所引起的，而系统中存在氧气更加剧了这种腐蚀。其次是CO2腐蚀速率受CO2的分压、流速、温度、保护膜和溶液成分等诸多因素的影响，尤其是壳程的空泡腐蚀产生的冲刷和冲击作用也加剧了腐蚀。并提出了一系列的防治措施。     

常压炉对流段钉头管失效原因分析

通过对失效的常压炉失效钉头管断口形貌、腐蚀产物以及金相组织变化等方面的分析研究,发现钉头管的开裂泄漏是由于内壁的腐蚀造成了腐蚀凹坑,这些凹坑加剧了腐蚀,并造成腐蚀开裂。另外组织中珠光体球化导致的材质劣化,加速了裂纹的发展,最终造成钉头管提前开裂失效。     

聚乙烯醇装置H-270再沸器失效原因分析

从材料成分、微观组织、断口形貌以及腐蚀产物等角度．分析了不锈钢再沸器开裂失效的原因。结果表明，介质中所含的微量氯离子引起的晶间型应力腐蚀开裂导致再沸器失效。     

酸性气田钻具失效研究

近年来, 在酸性气田勘探开发中的钻具失效事故时有发生, 严重影响了钻井安全。为了分析酸性气田钻具失效的原因, 结合具体钻具失效案例, 对钻具在氧气、 二氧化碳和硫化氢３种不同的酸性腐蚀环境下的失效进行了分析, 得到了氧腐蚀、 二氧化碳腐蚀和硫化氢应力腐蚀环境下的钻具失效特点和失效形式, 并提出了预防钻具腐蚀失效的措施和方法, 对指导酸性气田钻具失效原因分析, 预防和减少钻具失效事故提供了技术支持。     

气体钻井钻柱失效因素分析与对策研究

文章通过对2005～2021年期间川庆气体钻井所发生的76次断钻具事故的统计分析,认为气体钻井中钻具失效的主要原因在于钻具疲劳、钻具振动、化学腐蚀以及高速冲蚀破坏等几个方面。其中,采用空气锤钻进时,在冲击力作用下钻具的瞬时中和点上移,疲劳点不一定集中于近钻头的Ø228.6mm钻铤;高频段的钻具振动对钻具产生的破坏影响较小,而低频段的钻具振动会引发低阶钻柱共振,进而引起钻具振动失效;在地层产水条件下实施气体钻井时,钻具易发生溶解氧腐蚀和二氧化碳弱酸性腐蚀,造成钻具的点蚀破坏;井底岩屑伴随高速气体呈间歇性的高速撞击钻柱形成冲蚀破坏,是造成钻具磨损失效的主因。基于上述原因分析,从优化钻具组合、完善雾化基液缓蚀工艺和气体注入参数等方面提出了具体的对策,为减少后期气体钻井过程中钻具失效机率做参考。     

腐蚀引起钻柱刺漏的机理分析及预防措施

详细分析了腐蚀引起钻柱刺漏的机理，得知：造成钻柱刺漏的主要原因是空气中的O2、地层中的硫化氢和二氧化碳、钻井液残液、钻井液中的盐类对钻柱的腐蚀和钻井液对钻柱的冲蚀。针对引起钻柱刺漏的原因，制定了去除钻井液中的O2、监测钻井液腐蚀性并加入相应的添加剂去除CO2和H2S、定期对钻杆进行检测、对存放的钻杆进行防腐处理、使用厚过渡区改进型钻杆等措施。在苏丹某区块现场实践证明，采取这些措施，由腐蚀引起的钻柱刺漏事故大大减少，在该区块的T-1井和D-1井钻进的3个月中，仅发生一次钻柱刺漏事故。     

稀乙烯制乙苯／苯乙烯装置失效分析

介绍了干气制乙苯／苯乙烯装置典型腐蚀的失效形态以及对生产的影响,并分析了几种典型腐蚀失效的原因。二氧化碳的弱酸腐蚀是脱非芳塔顶管道及换热设备腐蚀和尾气压缩机转子腐蚀的主要原因,采用高Cr钢是应对二氧化碳腐蚀较为有效的手段。高压凝结水管道的腐蚀失效主要由冲刷腐蚀造成,应增加管道壁厚并将材质更换为15CrMo等较为抗冲刷腐蚀的材质以抑制该类腐蚀。工艺阻聚剂管道的腐蚀失效主要为氯离子造成的孔蚀,主要从材质升级、降低阻聚剂温度以及增加阻聚剂在管道内的流速三方面以消除孔蚀。应力腐蚀是高温部位压力仪表接管的断裂失效主要原因,提高材质的抗应力能力,消除应力腐蚀产生的环境因素是杜绝该类腐蚀失效的根本途径。还对部分易腐蚀的部位提出了设计建议。     

天然气发动机在中原油区的试验研究

为了验证新天然气发动机的性能,同时为其升级改造提供依据,对其进行了现场试验。试验结果表明,与纯柴油机驱动钻井相比,并联混合使用天然气发动机和柴油机后,完成卫349-10井的钻井任务可减少碳排放36.05%,节约燃料费用21%;完成卫349平1井的钻井任务可减少碳排放20.19%。天然气发动机故障主要表现为中冷器炸坏和气缸不工作。发动机后燃,气门下陷,火花进入进气管而发生回火是导致中冷器炸坏的直接原因;气缸不工作则是由于火花塞积碳损耗了点火能量,致使发动机不能正常点火。数值模拟结果表明,当发动机在小载荷工作时,后燃加剧,进、排气门较长时间处于高温气体的包围中,致使进、排气门更易发生变形,造成气门下陷。     

昭通区块页岩气工艺气管线腐蚀与防治

目的 针对昭通页岩气区块集输平台管材腐蚀严重现象,开展页岩气工艺气管线腐蚀与防治研究。方法 通过分析弯头腐蚀情况,确定腐蚀产物主要为FeCO₃和FeO,并考查了CO₂含量、CO₂分压、侵蚀性CO₂、溶解氧、流速、出砂、细菌等因素对腐蚀的促进作用。结果 发现溶解氧促进的CO₂腐蚀是管材腐蚀的主要因素,流体总CO₂含量越高,分压越大,腐蚀越严重,流速和含砂对管材腐蚀同样存在促进作用,而细菌对腐蚀无明显促进作用。结论 同时筛选出了咪唑啉和曼尼希碱两类具有明显提高缓蚀性能的缓蚀剂,现场应用证明咪唑啉类缓蚀剂具有较好的缓蚀性能,缓蚀率达95%。     

DPI-2型缓蚀剂在华北油田的应用

华北油田留路、高阳、任丘等区块部分井中含有CO_2、O_2和H_2S气体。这些气体共同与钻井液作用形成碳酸,易使钻杆腐蚀、疲劳,或压裂刺穿,造成重大钻具失效事故。为解决钻杆早期刺穿失效问题,针对不同地区,不同地层的有害介质特点。探索出DPI-2型缓蚀剂的最佳用量和适用的腐蚀介质,验证了其作用原理。在5口井的钻井液中应用DPI-2型缓蚀剂,平均腐蚀速度下降到0.3mm/a,钻杆本体刺穿失效率下降了79％,钻杆工作进尺增加了11700m,防止了钻具的腐蚀。     

柴油机尾气负压钻井中的腐蚀行为研究

柴油机尾气负压钻井属气基欠平衡钻井，具有保护油气层和提高钻井速度等优点，但柴油机尾气成分复杂对石油管材可产生不同程度的腐蚀。为此，模拟柴油机尾气环境，考察温度、压力和流速对S135钢的动态液相、动态气相平均腐蚀速率及局部腐蚀速率的影响，并对腐蚀产物形貌和成分进行了分析。结果表明，相同条件下动态液相中的平均腐蚀速率和局部腐蚀速率远大于动态气相；随温度升高，腐蚀速率先增大然后降低；随压力或流速的增大，腐蚀速率升高。柴油机尾气环境可引起井下石油管材的严重腐蚀，该技术不适合于产水气井和高压气井。