PDF《基于高温高压腐蚀试验研究油套管钢的腐蚀类型和腐蚀程度》

油套管钢的腐蚀类型和腐蚀程度 油套管钢的腐蚀类型和腐蚀程度 Via 常州精密钢管博客 基于高温高压腐蚀试验研究油套管钢的腐蚀类型和腐蚀程度 基于高温高压腐蚀试验研究油套管钢的腐蚀类型和腐蚀程度 随着油气田开发的深入,为提高油田采收率、降低采油成本,各油田在注水开发中配套实施了二氧化碳驱采油工 艺.

柳北区块是冀东油田二氧化碳驱的先导试验区块,2011年下半年开始实施二氧化碳驱,该区块油藏温度为93~ 116℃,油藏压力约为30MPa,CO2体积分数为0.11%~99%,CO2分压为0.001~13.29MPa.2012年至今,因腐蚀严 重而检泵的油井逐年增多,大部分油管甚至由于腐蚀而报废,井下油套管存在严重的腐蚀问题. 本工作采用常用油套管材料和现场采出液进行了高温高压腐蚀试验,研究了油套管钢的腐蚀类型和腐蚀程度,以期 为井下油套管的选材和设计提供依据. 试验 试验 1.试样与溶液 试样与溶液 试验材料采用油田现场常用4种油套管钢,其化学成分见表1. 表1试验材料的化学成分 试验溶液为油井现场采出液,含水率为90%(质量分数,下同),其主要离子含量如下: Na++K+670Mg/L,Mg2+11Mg/L,Ca2+19Mg/L,CL-488Mg/L,SO42-10Mg/L,HCO3-1035Mg/L. 将N

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110、3Cr和5Cr钢等4种管材沿纵向切取,制成尺寸为50mm*10mm*3mm的试样.试验前,将试样先用 滤纸擦净,然后放入盛有丙酮的器皿中,用脱脂棉除去试样表面油脂后,再放入无水乙醇中浸泡约5min,进一步脱脂和 脱水.取出试样放在滤纸上,用冷风吹干后再用滤纸包好,贮于干燥器中,放置1h后再测量其尺寸和质量,精确至 0.1Mg. 2.试验方法 试验方法 将处理后的试样装在聚四氟乙烯材质的夹具上.向高温高压釜中加入试验溶液,再将试样安装在高压釜中指定位 置,使其完全浸没在溶液中.密闭高温高压釜,采用高纯氮气除氧2h,升温至目标温度 (40,60,80,90,100,110℃).通入CO2气体至预定压力,调节转速使试片线速率达到0.2m/s,腐蚀时间为 168h. 试验结束后:部分试样用清水冲洗掉试验介质并用滤纸吸干后,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和 X射线衍射(XRD)等手段对试样表面腐蚀形貌及腐蚀产物成分进行观察分析. 部分试样置于酸清洗液中浸泡5min,同时用尼龙刷涮洗试片表面腐蚀产物,用清水冲去表面残酸后放入无水乙醇中 浸泡约5min,清洗脱水后用冷风吹干,然后用滤纸将试片包好贮于干燥器中,放置1h后称量并测量尺寸,用失重法计算 平均腐蚀速率. 结果与讨论 结果与讨论 1.腐蚀速率计算 腐蚀速率计算 图1不同温度下,试样在CO2分压为8MPa的试验溶液中经过168h腐蚀试验后的腐蚀速率由图1可见:随着温度的增 加,N

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110、3Cr、5Cr等4种材料的腐蚀速率均呈现出先增加后减小的趋势,最大值出现在中温区,N

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110、 5Cr等3种材料在90℃时腐蚀速率达到最大,3Cr钢在80℃时腐蚀速率最大. 2.腐蚀产物分析 腐蚀产物分析 图2 4种试样在80℃试验溶液中腐蚀168h后,表面腐蚀产物膜SEM形貌 由图2可见:经80℃试验溶液中腐蚀168h后,N

80、P110试样表面生成了致密的结晶状FeCO3,完全覆盖在基体表 面;

3Cr试样发生明显的台地腐蚀,表面最外层腐蚀产物非常厚重,且有明显的脱落,脱落处可发现不完全覆盖基体的晶 态的FeCO3,FeCO3下的内层腐蚀产物膜由于脱水出现了龟裂现象;