X65钢在CO_2饱和油田水中的电化学行为和腐蚀机理

利用热力学计算方法推断X65钢在CO2饱和模拟油田水中的腐蚀反应阳极机制。结果显示X65钢在CO2饱和模拟油田水中的腐蚀包含两种阳极反应,即Fe接受电子转变为Fe2 和Fe与HCO3-反应形成FeCO3。实验条件下Fe与水作用生成Fe(OH)2的反应的平衡电位高于自腐蚀电位,因此难以进行。通过电化学阻抗谱测试进一步证实了热力学计算的结果。     

油管钢在饱和二氧化碳模拟油田液中的腐蚀研究

利用自制压力釜，通过失重法，分别研究了静态及动态条件下不同原油／水介质含量(体积)比对油管钢在CO2饱和的模拟油田液中的腐蚀影响，并通过环境扫描电镜、能谱、X-ray衍射及X射线光电子能谱对腐蚀产物膜的形貌、结构及组成进行了分析．结果表明：原油／水介质含量比对阴极析氢反应有显著影响，与CO2腐蚀速率的关系是：动态条件下，水介质含量为70％时，腐蚀速率出现波谷；动、静两种条件下，水介质含量为50％时，腐蚀速率各自出现一个波峰．腐蚀产物膜中含有复盐(Mn，Fe)CO3、(Ca，Mn)CO3及(Ca，Mn，Fe)CO3，腐蚀产物为FeCO3，在空气中不稳定，发生分解，最终生成Fe2O3．     

硫沉积腐蚀时间对元素硫腐蚀行为的影响

通过腐蚀模拟试验,研究了在3.5%NaCl溶液中样品表面熔敷硫条件下,腐蚀时间对X52钢元素硫腐蚀类型、腐蚀速率的影响,分析硫沉积条件下腐蚀产物膜的发展规律。结果表明,60℃条件下X52钢腐蚀速率逐渐升高并趋于稳定,90℃条件下初期腐蚀速率很高,随后逐渐降低,并最终都趋于稳定。在单质硫覆盖下样品表面的腐蚀产物随时间的演化是影响腐蚀速率在不同温度下趋于接近的重要原因。     

动态和静态下CO_2分压对P110钢腐蚀行为的影响

利用高温高压釜设备辅以失重法、采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术,研究了在动静两种状态下CO2分压对P110钢腐蚀产物膜的影响。结果表明,P110钢在不同CO2分压条件下的产物膜特征(形貌、厚度、晶粒度大小等)相差很大,腐蚀产物膜在不同CO2分压条件下的不同特征及其稳定存在的热力学条件导致P110钢的腐蚀速率随着CO2分压的增大呈现不同的趋势,在静态时腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,且在4 MPa时取得最大值;而在动态时呈上升趋势。     

二氧化碳对X60钢微生物腐蚀行为影响

利用失重法和扫描电镜研究了CO₂与嗜热SRB共存条件下X60钢在海底污泥和污水中的腐蚀行为.结果表明:CO₂饱和条件下,随着温度的升高,污泥和污水中腐蚀速率均增加,且含SRB的污泥和污水中X60钢的腐蚀速率均大于不含SRB的腐蚀速率,SEM观察表明,X60钢遭受的破坏以点蚀为主;随着CO₂分压的增大,X60钢的腐蚀速率增大,且污泥中腐蚀速率大于污水中腐蚀速率.     

常用集输管线钢在CO_2多相流中的腐蚀行为

用高温高压釜考察了动态条件下温度、CO2分压和油水比等因素对X65、Q235B、16Mn三种钢的CO2腐蚀行为的影响;用扫描电镜对腐蚀试样进行了表面形貌观察,对腐蚀产物进行了能谱分析与X射线衍射分析。结果表明,钢在CO2多相流腐蚀介质中的耐蚀顺序为:16Mn,Q235B,X65。随着含水量、压力的增加,三种钢的腐蚀速率增加;随着温度的升高,钢的腐蚀速率先升高,60℃时最大,90℃时腐蚀速率最小。     

N80钢动态和静态CO2腐蚀行为对比研究

通过模拟油气田井下腐蚀环境进行CO2腐蚀试验， 研究N80油井管钢在动态和静态条件下的腐蚀行为.结果表明：在所模拟的油田腐蚀环境中，N80钢在静态条件下的平均腐蚀速率略高于动态条件下的平均腐蚀速率，而其局部腐蚀在动态条件下则比静态时严重得多，检测到的最大腐蚀速率达到了35 mm/a，这和试样表面腐蚀产物膜的破损有关.O、C、Cl-在坑内富集，表明Cl-仍是引起试样局部腐蚀加剧的主要原因之一.     

高温高压CO_2环境介质中X60钢的腐蚀

利用高温高压釜,通过失重法、SEM、XRD以及电子探针微观结构分析等方法,研究了X60钢在不同高温条件下及2MPa分压的饱和CO2的环境介质中的腐蚀行为.结果表明:在90℃、120℃、150℃温度下,X60钢发生了严重的CO2腐蚀,表现出高的腐蚀速率,且腐蚀速率随着温度的升高呈先上升再下降的趋势,120℃时最大,表面腐蚀产物膜的主要成分为Fe3C和FeCO3.腐蚀过程显示局部腐蚀特征,为不同程度的点蚀和条状腐蚀.研究发现,Clˉ为点蚀的"激发剂",促进了点蚀的发生和发展.CO2腐蚀受温度、腐蚀产物膜、钢的显微组织、Clˉ等影响,是各种因素相互作用的结果.     

温度对N80钢在饱和CO2模拟地层水下腐蚀行为的影响及机理

目的 研究N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中于不同温度下的腐蚀行为及腐蚀特征,探究N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中的腐蚀规律及机理。方法 利用高温高压釜对N80钢在不同温度(60、90、120 ℃)的饱和CO2模拟油田地层水中浸泡96 h的失重腐蚀进行测试,并用电化学分析仪对其进行相同条件下的宏观电化学测试。采用XRD、SEM、EDS对N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相结构、表面形貌、元素组成及腐蚀产物去除后基体表面的腐蚀形貌进行分析。结果 N80钢在饱和CO2模拟油田地层水中所形成的腐蚀产物主要由FeCO3和溶液介质中的结晶盐CaCO3组成。温度影响腐蚀产物膜的形貌特征、晶粒尺寸及其致密度变化,导致基体发生不同程度的腐蚀。60 ℃时,表面生成的腐蚀产物膜均匀覆盖于基体表面,产物膜膜层平整、致密,去除腐蚀产物后,表面有少量点蚀坑;温度升至90 ℃时,基体表面覆盖的腐蚀产物凹凸不平,晶粒粗大,排列较乱,规则性差于60 ℃下的腐蚀产物,腐蚀产物去除后,发现基体表面有大片蚀坑群,发生连片腐蚀;120 ℃时,腐蚀产物晶粒减少,覆盖不均,具有明显蚀孔和裂纹,部分腐蚀产物脱落,去除腐蚀产物后的基体表面出现大面积蚀坑,发生严重腐蚀。N80钢的腐蚀速率由60 ℃时的0.021 0 g/(m².h)增至90 ℃时的0.036 0 g/(m².h),至120 ℃时的0.044 4 g/(m².h)。N80钢的自腐蚀电流密度由60 ℃时的1.362 3× 10^?6 A/cm²增至90 ℃时的1.427 3×10^?6 A/cm²,至120 ℃时的1.785 1×10^?6 A/cm²,但其自腐蚀电位则随温度的增加而减小。结论 随腐蚀温度增加,N80钢表面所生成的腐蚀产物膜变得较疏松,且膜层含较多微孔与裂纹,腐蚀速率持续增加,N80钢腐蚀加重。     

多相流动状态下温度对X70钢CO2腐蚀的影响

目的提高多相流动状态下温度对X70钢CO2腐蚀机理的认识。方法采用自制实验装置和挂片实验,模拟起伏管路段塞流动条件下X70钢的CO2腐蚀状态,通过电子显微镜和电化学在线监测等手段对试样表面形貌、腐蚀速率以及在线腐蚀情况进行观察和分析,侧重研究多相流动状态下温度对X70钢CO2腐蚀速率的影响。结果当温度达到90~98℃时,由于腐蚀产物膜的影响,CO2分压对腐蚀速度影响甚微,腐蚀速度降至较低水平。当温度在60~80℃之间时,腐蚀挂片表面的腐蚀状态不稳定,出现局部腐蚀或均匀腐蚀,当CO2分压较低时(如0.15 MPa),易形成均匀腐蚀;当CO2分压较高时(如0.6 MPa),易形成局部腐蚀。当温度在40~80℃之间时,随着CO2分压的增加,腐蚀速率达到最高值的温度越来越高,腐蚀速率达到最高值的温度范围一般保持在40~80℃之间。结论温度对X70钢CO2腐蚀的影响与CO2分压密切相关,相同温度下,随着CO2分压的增加,腐蚀速率增大,相应的腐蚀速率达到最高值的温度也越来越高;孤立地说某一温度值下,CO2腐蚀速率达到最高值这一说法不准确。     

四种钢材在含CO2盐水溶液中的腐蚀行为

利用失重法和金相分析法研究了四种钢材在CO2饱和盐水溶液中的腐蚀行为.研究表明,16Mn、X60和20#钢三种钢材的平均腐蚀速率较低,但容易发生点蚀;而X70钢试验初期腐蚀速率较大,是前者的2～3倍,但点蚀相对较轻.随着试验时间的延长,X70钢的腐蚀速率逐渐下降.它们腐蚀行为的差异可能与四种材料的显微组织有关.     

温度对X70钢在含CO2地层水中腐蚀行为影响

利用高温高压反应釜,采用失重、SEM、XRD、EDS和电化学方法研究了不同温度下X70管线钢在含CO2地层水中的腐蚀行为。讨论了X70钢CO2腐蚀机理的热力学和动力学机制。结果表明:温度通过影响FeCO3过饱和度、晶粒形核率和长大速率,进而影响X70钢腐蚀速率。在温度为30℃时,FeCO3的过饱和度较小,不能在X70钢表面连续析出,难以形成保护性产物膜,X70钢腐蚀速率较高。温度为60~90℃时,FeCO3的形核速率大于生长速率,X70钢表面形成致密的FeCO3膜,腐蚀速率开始下降。继续升温至120和150℃,FeCO3的形核速率小于生长速率,X70钢表面不能形成完整的具有保护性的FeCO3膜,或膜内应力增大导致膜破裂。FeCO3膜与基体金属形成电偶电池,发生局部腐蚀。     

高温多元热流体注采液中N80钢的腐蚀行为

采用高温高压釜失重法和扫描电子显微镜(SEM)对多元热流体中N80钢的高温腐蚀行为进行了研究。结果表明,在高压CO2和有少量O2的介质中,温度40～280℃范围内,N80钢的腐蚀速率出现两个极大值,分别在60℃和180℃,这与钢表面碳酸亚铁膜和氧化膜的生成及变化有关。240℃时N80钢的静态腐蚀速率最大,动态下流速增大对腐蚀速率的影响较小,高温下动态腐蚀主要由氧传质控制,O2加速了N80钢的高温CO2腐蚀。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对N80钢腐蚀速率的影响

利用动静态高温高压釜装置,以某油田为应用背景,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术探讨环境介质因素Ca2+、Mg2+对油管钢N80腐蚀行为的影响规律,试验结果显示,N80钢在CO2/H2S且高矿化度的环境下的腐蚀属于极严重腐蚀,在其他条件保持相同的情况下,随着介质中的Ca2+,Mg2+离子浓度的增大,N80钢的平均腐蚀速率呈先降低后增大趋势;腐蚀产物膜厚不断增大,内应力增大,导致膜层脱落引发点蚀.     

海上热采井防砂筛管腐蚀的影响因素

针对海上油田热采井出现的防砂筛管腐蚀问题,采用室内模拟腐蚀试验,研究了注入流体中各种组分在油藏条件下对防砂筛管结构造成的损害,分析了筛管腐蚀破坏的可能性。结果表明,在含氧的CO2腐蚀环境中,筛管基管发生了严重的局部腐蚀,并且腐蚀速率极值温度在60℃附近;当油层温度在60℃附近,CO2/O2分压比大于6时,为CO2主导的腐蚀环境,主要表现为均匀腐蚀;CO2/O2分压比小于5时,为氧气主导的腐蚀环境,筛管基管会发生大面积的台地腐蚀和严重的局部腐蚀;筛管基管材质与金属棉或者金属网布耦合后,存在明显的电偶腐蚀作用,腐蚀速率大幅增加。     

N80钢CO2腐蚀产物膜研究

在模拟油田CO2腐蚀环境下，用XRD、EDS和SEM研究了N80钢腐蚀产物膜的形成与发展情况。结果表明，在本试验条件下N80钢CO2腐蚀产物膜对基体具有一定的保护作用，可以降低腐蚀速率。腐蚀产物膜分3层，讨论了3层膜的结构特征与形成机理。初步研究了腐蚀产物膜的破坏特征。腐蚀产物膜的晶体类型是（Fe,Ca)CO3复盐。     

模拟油田H_2S/CO_2环境中油管钢的动态腐蚀行为研究

在模拟油田CO2/H2S共存的腐蚀环境中,研究了温度、CO2分压、H2S分压对N80、P110两种油管钢动态腐蚀行为的影响。结果表明,在实验参数范围内,随着温度、CO2分压、H2S分压的变化,两种材质的动态腐蚀速率都呈现了先增大后减小的变化趋势,且P110钢的腐蚀速率大于N80钢的腐蚀速率。     

油田集输介质管流CO_2腐蚀行为及腐蚀数学模型

研究了管流条件下,不同CO2含量以及饱和CO2介质中,温度、流速、NaCl含量变化对油田集输介质腐蚀性的影响。结果表明:对于存在CO2的腐蚀环境,油田集输介质腐蚀性较强的条件是:60℃、较高流速、饱和CO2、NaCl含量25 g/L;CO2的存在极大地加剧了油田集输介质的腐蚀性。建立了腐蚀数学模型,对所有试验数据预报的平均误差为2.7%,具有较高的准确性。研究所用的腐蚀管流模拟试验装置已申请国家专利,试验评价方法已成为胜利油田的企业标准。     

X80和X52钢在模拟海水环境中的腐蚀行为与规律

采用模拟浸泡实验、腐蚀形貌分析以及动电位极化和电化学阻抗技术研究了X52和X80钢在模拟海水环境中的腐蚀行为。结果表明:饱和氧时即模拟浅海条件下,X80和X52钢试样表面全面腐蚀和点蚀都会发生,腐蚀速率较大;低氧时即模拟深海条件下,二者主要发生点蚀,腐蚀速率较小。通过对X52和X80钢在模拟海水环境中针对含氧量这一影响因素的腐蚀行为与规律的对比分析得出,X80钢更适用于深海。     

不同材质油套管钢的CO2腐蚀行为

目的不同管材的CO_2腐蚀行为存在差异,为优选经济型抗CO_2腐蚀材质油套管,探究不同腐蚀条件下常规管材的CO_2腐蚀特征。方法以实际油田的地层水样为腐蚀介质,在高温高压的条件下,对不同材质的油套管进行模拟实验。利用X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌特征,研究CO_2分压、温度、测试时间对油套管腐蚀速率的影响规律。结果随着CO_2分压的增加,普通碳钢和低Cr钢的腐蚀速率显著变化,当CO_2分压为0.3 MPa时,普通碳钢腐蚀速率为2.2021 mm/a,而13Cr的腐蚀速率很低,仅为0.1052 mm/a,未表现出明显的规律;腐蚀速率随着温度的升高呈先增加后降低的变化规律,N80,1Cr钢的腐蚀速率远高于13Cr钢;在较短的测试周期内,N80,1Cr,3Cr油套管钢的腐蚀速率略有增加,随着测试周期持续增加,油套管钢的腐蚀速率明显下降;从腐蚀形貌来看,普通碳钢试样的腐蚀程度严重,以均匀腐蚀为主,1Cr,3Cr钢表面存在少量的局部浅斑,以局部腐蚀为主;13Cr材质钢的表面平整,有光泽且无点蚀,腐蚀程度轻微。结论普通碳钢的腐蚀速率对CO_2分压的影响比含Cr合金材质钢更敏感,温度和测试周期均对金属表面的腐蚀产物产生影响,随着温度和测试周期的持续增加,金属表面形成Fe CO3保护膜,含Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,抑制油套管的腐蚀速率,研究成果对CO_2腐蚀环境中的油套管选材具有理论指导意义。