CO2腐蚀模型的研究现状及发展趋势

论述了油气开发过程中CO2腐蚀的严重性，主要从钢表面的电化学反应动力学，腐蚀产物膜层和液体边界层中的传质过程，碳酸铁膜层的形成机理，H2S痕量的影响，钢的种类的影响、原油和缓蚀剂的影响和局部腐蚀等方面对CO2腐蚀模型的研究现状和进展进行了分析，对主要发展趋势进行了展望。     

CO2驱替过程中沥青质沉积及其对原油采收率的影响

针对CO2驱油过程中易造成沥青质等重有机质沉积,导致原油组分发生改变,影响驱油效果这一问题,考察了不同原油沥青质含量、岩心渗透率条件下沥青质的沉积量及CO2驱油效果,研究了CO2驱替过程中沥青质沉积和原油采收率的变化规律。实验结果表明,CO2驱油过程中引起的沥青质沉积与岩心渗透率、原油初始沥青质含量直接相关;相同条件下,低渗透岩心对沥青质沉积的影响更为明显;此外,随着沥青质沉积量的增加,CO2驱的采收率降低。     

CO2驱油气井的腐蚀预测与防护

干燥的CO2气体本身是没有腐蚀性的.CO2较易溶解于水,当CO2溶于水时,会使钢铁表面发生电化学腐蚀.CO2对设备及管道的腐蚀可形成均匀腐蚀,也可形成局部腐蚀.影响CO2腐蚀的因素很多,包括温度、CO2分压及合金元素等.温度对CO2腐蚀的影响主要表现为通过化学反应过程与腐蚀产物成膜机制来影响CO2的腐蚀速率,其影响程度与CO2分压、介质流速及钢材种类有关.改变钢材的组成是提高管材抗腐蚀能力最直接、最有效的途径,在100~150℃时,Cr的含量至少应达到13%.现场可采取的配套防腐工艺措施有:优化气井的井身结构;使用耐蚀合金钢管材;加注缓蚀剂;严防油气井产水等.     

油气田开发中CO_2腐蚀机理及防腐方法研究进展

为降低油气田开采过程中CO2的腐蚀危害,有必要对CO2的腐蚀机理、腐蚀类型、诱发机制、影响因素和防腐方法进行研究。通过腐蚀机理调研发现,CO2先生成碳酸,进而产生电化学反应,造成钢材腐蚀;CO2腐蚀类型分为均匀腐蚀、冲刷腐蚀和坑点腐蚀(坑蚀),其中以坑蚀最常见且危害最大;影响CO2腐蚀速率的因素包括:p H值、CO2分压、温度、流速、含水量等。目前油气田开发中防CO2腐蚀的措施很多,其中优选抗蚀金属管材是防腐蚀的基本方法;加注缓蚀剂的方法则具有防护效果好、方法简便、成本低、适用性强等特点,使用性高。通过对目前油气田开发过程中防腐方法的调研,提出了防腐方法的选择依据和缓蚀剂的研究建议。     

N80油管在模拟凝析气田多相流环境中的CO_2腐蚀行为研究

针对凝析油气藏CO2腐蚀工况,利用高压反应釜开展了N80碳钢油管在模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的动态腐蚀试验。采用腐蚀失重、SEM和XRD分析测试方法,研究了温度、含水率及CO2分压等因素对N80油管腐蚀速率的影响规律。在高压反应釜模拟凝析油-矿化水-CO2多相流环境中的研究结果表明,N80油管试样腐蚀行为受凝析油在试样表面浸润吸附程度和模拟多相流产生的气泡腐蚀的控制,其宏观腐蚀形貌具有鳞片状不均匀腐蚀特征;在CO2分压0.3 MPa、含水率60%条件下,腐蚀速率随温度增加而减小;在CO2分压0.3 MPa、介质温度60℃条件下,腐蚀速率随含水率增加而增大;在介质温度30℃、含水率60%条件下,腐蚀速率随CO2分压增加而增大。     

不同Cr含量对低Cr钢耐CO2腐蚀行为的影响

为了研究不同Cr含量对低Cr钢耐CO2腐蚀性能的影响,采用挂片失重法和模拟输油管道CO2腐蚀试验,结合EDS和EBSD分析技术,研究了不同Cr含量对低Cr钢在CO2驱油服役环境下腐蚀性能的影响。试验结果显示,随着Cr含量的增加,平均腐蚀速率下降明显,动态腐蚀速率明显高于静态腐蚀。研究表明,含Cr钢在初期CO2腐蚀过程中,会伴随产生Cr（OH）3,该化合物会改变腐蚀产物膜的致密性,从而减缓腐蚀,并且在一定Cr含量范围内,随着Cr含量的增加,组织中小角度晶界的比例也增大,可见Cr含量的增加对于低Cr钢抗CO2腐蚀能力有显著的促进作用。     

油套管CO2腐蚀防护措施研究

对油套管CO2腐蚀防护措施的研究进行了系统介绍。介绍了流体力学方法、电化学保护、管材的表面处理、管材的选择和添加缓蚀剂5种CO2腐蚀防护措施。其中着重介绍了管材的选择和开发、添加缓蚀剂押制CO2腐蚀。对CO2腐蚀防护措施应用及研究展望也作了简要阐述。     

就地生成二氧化碳技术提高采收率研究

针对常规CO2技术存在的气源、腐蚀等问题.提出就地生成CO2技术.并对其作用机理进行了研究.在油藏条件下,筛选出就地生成CO2体系,同时对就地CO2技术体系进行原油膨胀、降粘效果评价;利用微观模型和物理模型研究了其驱油和吞吐的效果.实验结果表明,在某油藏条件下,利用就地CO2技术能够生成充足的气体.膨胀原油体积和降低原油粘度,取得良好的驱油效果.当温度为60℃、压力为10 MPa、原油粘度为2 010 mPa·s时,就地CO2技术可以使原油体积膨胀25%,使原油粘度降低52.7%,能够提高驱油采收率7.6%～14.2%,平均提高吞吐效率6.3%.     

N80油管钢在CO_2/H_2S介质中的腐蚀行为研究

长庆某气田CO2和H2S典型体积含量分别为1.4%和2.6×10-6,属微含硫干气气藏。通过现场挂片试验,采用失重法、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等,对N80油管钢在现场试验条件下的CO2/H2S腐蚀行为进行了研究。结果表明,腐蚀速率平均为0.0302mm·a-1,属中等程度腐蚀,且以局部腐蚀为主;腐蚀类型以CO2酸性腐蚀为主,腐蚀产物主要为FeCO3和Fe2O3,微量H2S的存在对腐蚀未产生明显影响;XRD同时检测出MgSO4,说明天然气井还具有结垢趋势。     

醋酸对碳钢CO_2腐蚀的影响

综述了油气集输管道内醋酸对醋酸CO2腐蚀的影响研究,阐述了油气田CO2腐蚀、醋酸腐蚀、醋酸对CO2腐蚀的影响、CO2与醋酸共存体系的腐蚀防护等。近年来的研究表明,醋酸在非常低的浓度下会对CO2的腐蚀产生影响。醋酸和醋酸盐都会提高CO2的腐蚀速率。原因在于醋酸与铁结合形成醋酸铁而使碳酸铁从管道表面脱离,使得碳酸铁膜变薄,腐蚀速率提高。用半球腐蚀模型展示了醋酸促进CO2局部腐蚀,尤其是点蚀的发展过程。在归纳总结现有研究进展的基础上,提出了有待进一步研究的技术问题。     

原油储罐的腐蚀及对策

国内许多炼化企业所加工的原油逐渐向劣质化、高含硫、重质化等不利方向发展,由此而引发的原油储罐腐蚀问题进一步显化。针对原油储罐服役过程中腐蚀状态的差异性,该文对储罐不同区域的腐蚀机理进行了详细分析,并提出新的防护理念与预防措施。     

BP网络在油田集输管道结垢预测中的应用

国内大部分油气田进入高含水开发期,油气田管道结垢已经成为危害管道正常运行、影响油气田生产的重要问题。文章建立了混输管道污垢监测装置,采集了数据样本,利用BP人工神经网络理论对油田地面集输系统管道结垢情况进行预测和评价,通过数据的比较分析发现人工神经网络预测的数据和实测数据之间具有较小的误差。同时它不用建立数学模型,学习过程通过自动调节神经元之间的连接权值完成,具有较好的预测性。     

应对原油变化的装置腐蚀防护

针对常减压蒸馏装置加工原油性质的变化,装置的腐蚀现象也随之发生了变化。通过对腐蚀情况的汇总分析,指出应根据原油性质的变化及时调整"一脱三注"工艺、采取混炼措施保持原油性质相对稳定、选用耐蚀材料以及考虑增加三级脱盐等相应防护措施,可缓解装量的腐蚀,并为今后装置运行提供参考。     

自生CO2驱油技术体系及驱油效果研究

针对常规CO2驱存在气源、输送、腐蚀等问题,对自生CO2驱油技术进行了研究。给出了自生CO2驱油机理,在考虑反应速度、经济因素的基础上,筛选出自生CO2体系,对优选出的体系进行原油膨胀、降黏效果评价实验,并利用微观模型和物理模型研究了其驱油机理和效果。实验表明,自生CO2驱油技术在低温时应选用双液法体系,高温选用单液法体系;在一定温度压力条件下,该技术能够使模拟原油膨胀10%~32.5%,油越稠效果越好;可使原油黏度降低38.1%~57.2%;在水驱后能够提高填砂模型采收率6.4~15.5个百分点,双液法效果好于单液法。室内实验和先导性试验表明,自生CO2驱油具有良好的效果,是一种极具潜力的技术。     

原油注碱防腐技术在常减压装置中的应用

常减压装置发生低温腐蚀的原因主要是由于HCl的存在破坏了设备表面形成的FeS保护膜.对原油注碱能有效缓解常减压装置的设备腐蚀情况,适宜的注碱条件为:注入点设在电脱盐后的原油管线上,碱液中NaOH质量分数为4%,注碱速率为16.7 mL/s,每吨原油中NaOH的注入量为2.5 g.结果表明,加工相同原油时,通过注碱可使常压塔塔顶换热器腐蚀速率下降约80%,常压塔塔顶回流罐污水中Cl-质量浓度至少下降80%,常压塔塔顶回流罐污水pH值维持在6.0～7.5,中和剂消耗量也由注碱前的150～180 kg/d降低至注碱后的100～120 kg/d,且注碱操作不会影响常减压装置工艺运行的稳定和二次加工装置的原料质量.     

加工海洋高酸原油常减顶冷却器腐蚀原因分析

阐述了加工海洋高酸原油的常减压蒸馏装置一脱三注工艺防腐蚀措施的运行情况以及常减顶冷却器的腐蚀情况,对引起常压塔顶和减压塔顶冷凝冷却器的腐蚀原因进行了分析,认为腐蚀的主要原因是高酸原油电脱盐后盐含量高,造成塔顶氯离子含量高,提出了减轻腐蚀的措施。     

加工低硫高酸值原油防腐蚀成套技术

国内胜利、辽河、克拉玛依三大老油田均有相当数量的低硫高酸值原油,这种原油在电脱盐过程中易造成乳化并产生大量污油。选用SH9101、FC9301等高效广谱破乳剂并采用具有鼠笼式电极板结构的新型电脱盐罐,可达到脱后盐含量小于3mg/L的指标。采用溶剂萃取的方法（注碱和增溶剂）对高酸值的辽河蜡油进行脱除环烷酸试验,脱除率可达90％以上。在电脱盐过程中,加入某些药剂,原油脱酸率也可达到60％左右。采用高温缓蚀剂可有效抑制环烷酸的腐蚀,使碳钢设备的腐蚀率降至0.4mm/a以下,高温缓蚀剂将成为炼制低硫高酸原油的主要防腐蚀措施。此外,渗铝钢将成为替代不锈钢的廉价耐环烷酸腐蚀材料。     

加工高酸原油常减压装置的腐蚀与防护

中石化某企业3.5 Mt/a常减压蒸馏装置加工多种进口高酸原油,平均酸值可达2.0mgKOH/g,在2011年和2012年进行了两次腐蚀检查。检查发现,加工高酸原油后电脱盐困难,造成常压塔顶及其冷凝冷却系统、常顶循系统腐蚀减薄严重;减压塔的减三线及下返塔部位点蚀严重,填料大面积腐蚀散落;316L材质的减压转油线也发生了明显腐蚀。腐蚀分析认为,低温腐蚀主要由原油中的盐水解生成HCl所致,若电脱盐效果差,设备有腐蚀倾向,建议将常压塔顶部筒体和塔盘材质升级为2205,且对塔顶系统必须进行在线监测和定点测厚;316L材质的环烷酸腐蚀有一定的孕育期且和加工原料性质密切相关,因此,装置每次停工都要进行仔细的腐蚀检查,及时掌握腐蚀情况,若有明显腐蚀应将材质升级为317L。     

炼油装置防腐蚀设防值研究

设防值的概念是一个安全的概念,而设防值的目标是确定装置必须达到抗腐蚀的能力,保障装置安全平稳运行。加工劣质原油容易对装置的安全生产造成冲击,尤其对常减压蒸馏装置和二次加工装置造成严重腐蚀,并造成了一系列的安全问题,因此为装置设置一道安全警戒线即设防值显得尤为重要。确定装置设防值可以帮助企业合理安排生产,合理采购原油,合理地进行原油混兑,保证装置不因腐蚀发生事故造成停车。文章还就原油劣质化程度加重;装置设备和管道的改变;装置长周期安全运行的压力增大;装置本身存在缺陷;原油的合理采购与优化排产需要以及企业效益的变化等方面阐述了设防值研究的必要性,并对设防值的研究情况进行了分析。     

X70输送管和J55套管的CO2腐蚀

对浸泡在含ＣＯ_２的盐水中的两种Ｘ７０输送管、两种Ｊ５５套管的母材及焊缝试样的腐蚀行为进行了测试分析。结果表明，ＣＯ_２使钢的腐蚀速度、点蚀倾向和缝隙腐蚀倾向增加，而增加的幅度则受到钢的成分、显微组织等冶金因素的影响。