油套管鋼的抗沖刷腐蝕機(jī)理研究.pdf

1、本論文以典型含CO2油田為研究背景，模擬塔里木某油氣田腐蝕介質(zhì)，以P110級(jí)油套管為主要研究對(duì)象，采用動(dòng)、靜態(tài)高溫高壓釜裝置進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，并以失重法和SEM、EDS、XRD等現(xiàn)代分析手段及電化學(xué)測(cè)試方法，探尋油套管抗沖刷腐蝕機(jī)理，并對(duì)現(xiàn)用的防腐措施進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)。
　　 對(duì)P110在不同影響因素條件下的抗動(dòng)態(tài)腐蝕行為進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果表明：靜態(tài)條件下其腐蝕速率在100℃時(shí)達(dá)到最大，而在動(dòng)態(tài)條件下在60℃時(shí)達(dá)到最大值；在140℃～1

2、60℃，P110鋼的腐蝕速率趨于平緩；160℃時(shí)，P110鋼在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)時(shí)的腐蝕速率趨同。隨著CO2分壓的增大，P110鋼平均的腐蝕速率靜態(tài)時(shí)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，且在4MPa時(shí)取得最大值；動(dòng)態(tài)時(shí)，呈先是增大迅速，然后呈線(xiàn)性緩慢增大。P110鋼的腐蝕速率隨著H2S分壓的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)，且在0.06Mpa時(shí)取得最大值。隨著流速的增大，P110的腐蝕速率先減小后增大，且在1m/s時(shí)，腐蝕速率最小。隨著Cl-濃度的增大，P110平

3、均的腐蝕速率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，且在Cl-濃度為50000mg/L時(shí)取得最大值。
　　 隨著溫度的升高，P110的自腐蝕電位逐漸減低，腐蝕驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)。P110在不同溫度下的ElS曲線(xiàn)中時(shí)間常數(shù)均有三個(gè)，即高頻區(qū)的容抗弧和低頻區(qū)的感抗弧與容抗弧。
　　 利用粘接拉脫法測(cè)量測(cè)試產(chǎn)物膜性能，當(dāng)受到拉應(yīng)力時(shí)，P110的表層膜與內(nèi)層膜的粘附力為5.89～6.16MPa，內(nèi)層膜與基體的粘附力為8.96～10.33MPa。受到切應(yīng)

4、力時(shí)，表層膜與內(nèi)層膜之間的粘附力為6.38～8.54MPa，內(nèi)層膜與基體的粘附力為15.58～25.91MPa。由干磨損實(shí)驗(yàn)得知，隨著溫度的升高或CO2壓強(qiáng)的增大，產(chǎn)物膜的耐磨損性呈現(xiàn)與其耐腐蝕性相同的規(guī)律。
　　 利用正交表研究流速與腐蝕的交互作用，由極差分析知，溫度是流動(dòng)腐蝕最大的影響因素，其次是流速與腐蝕的協(xié)同作用，溫度和流速間的協(xié)同作用對(duì)腐蝕速率的影響最小。用方差分析的結(jié)果與用極差分析的結(jié)果比較吻合。利用自制的磨損裝置在

5、兩相(液固)強(qiáng)酸介質(zhì)中，考察比較了P110油套管的腐蝕磨損行為，提出用交互作用因子表示其腐蝕磨損的交互作用，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了交互作用因子法的科學(xué)性和簡(jiǎn)便性。進(jìn)而探尋沖刷腐蝕機(jī)理，介質(zhì)的流動(dòng)不僅加速了傳質(zhì)過(guò)程，同時(shí)也將疏松的產(chǎn)物沖刷掉，油套管在這兩種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制下呈現(xiàn)不同的腐蝕特征，再加上Cl-的存在更加重了金屬的腐蝕。
　　 由室內(nèi)防腐措施試驗(yàn)評(píng)價(jià)得知：13Cr的抗動(dòng)態(tài)腐蝕的能力無(wú)論是不同的溫度、CO2分壓還是流速條件下都優(yōu)于N80與