油田采出水中80S钢和N80钢的H_(2)S/CO_(2)电化学腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和电化学测试技术研究80S钢和N80钢在含H 2S/CO_(2)的油田采出水中的电化学腐蚀行为。结果表明:在模拟CO_(2)/H_(2)S的腐蚀环境中,温度是影响腐蚀速率的一大因素,80S钢和N80钢的腐蚀速率随着温度的升高而增大。两种材料表面均发生均匀腐蚀,但N80钢表面的腐蚀程度更严重,主要是由于Cr元素可以显著提高腐蚀产物膜对金属的保护;两种材料的腐蚀电位均随着温度的升高而负移,腐蚀电流密度增大,在不同试验条件下80S钢的腐蚀电流密度均小于N80钢,表明80S钢比N80钢具有更好的抗腐蚀能力。两种材料在25℃时具有中高频区的容抗弧和低频区的感抗弧,在50℃和75℃时具有中高频区的容抗弧和低频区的Warburg阻抗,且Warburg阻抗随温度的升高表现出更明显的扩散特征。随着温度的升高,两种材料的电荷传递电阻R_(t)不断减小,Warburg阻抗的Z_(w)也减小,温度越高生成的腐蚀产物膜对金属表面的保护性能越好,80S钢比N80钢生成腐蚀产物膜的致密性更好。

注多元热流体环境下流速对N80钢腐蚀行为的影响研究

目的研究不同流速条件下N80钢在注多元热流体环境中的腐蚀特征,探究流速变化对N80钢腐蚀行为的影响规律及机理。方法利用自制高温高压多相流冲刷腐蚀环路装置模拟不同流速(0、0.5、1.0、2.0m/s)的注多元热流体环境,采用失重法计算不同流速下N80钢的平均腐蚀速率,并同时进行原位电化学测试。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对不同流速条件下N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相组成和表面微观形貌进行分析。结果N80钢在注多元热流体环境中的平均腐蚀速率随着流速增加而增大。流速增加影响O_(2)的扩散传质过程、近表面离子分布和壁面剪切力的大小,使腐蚀产物膜特征发生变化。0m/s时,腐蚀产物主要由FeCO_(3)和少量Fe_(2)O_(3)组成,为单层膜结构,腐蚀形态为均匀腐蚀。0.5~2.0m/s范围内,腐蚀产物种类增加,主要由FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3)和少量FeO(OH)组成,呈双层膜结构,同时N80钢表面腐蚀产物膜出现鼓泡,且随流速增加鼓泡数量增加,去除腐蚀产物膜后发现鼓泡下方存在局部腐蚀。原位电化学测试结果表明:随着流速增加,塔菲尔极化曲线的阳极斜率增大,阴极斜率减小。电化学阻抗谱测试结果表明,N80钢表面外层腐蚀产物膜电阻Rf1、电荷转移电阻Rct和扩散电阻W随流速增加而减小。结论流速增大加快了O_(2)的扩散传质过程,使得腐蚀电化学控制步骤由阴极氧扩散过程转变为阳极溶解过程,且试样表面保护性FeCO_(3)膜厚度减小,导致产物膜保护性降低。另外,Fe^(2+)更容易被氧化形成Fe^(3+),局部FeCO_(3)被氧化成为Fe_(2)O_(3),破坏了内层膜的完整性,导致局部腐蚀发生。

新疆油田稠油火驱采出井N80油管腐蚀失效分析

目的厘清新疆油田稠油火驱某采出井N80油管的腐蚀失效原因,明确腐蚀主控因素和腐蚀机理。方法分析了火驱井油管服役井史和宏观腐蚀形貌,检验了失效油管的化学成分、金相组织和力学性能,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对腐蚀产物进行物相分析。结果失效油管的化学成分、力学性能均符合相关标准要求,金相组织无异常;油管以局部腐蚀为主,服役仅1年油管外径减少了1.89 mm;腐蚀产物层厚度达96μm,主要由Fe_(2)O_(3)、FeCO_(3)和FeOOH组成。结论失效油管发生了高温环境下的CO_(2)腐蚀和O_(2)腐蚀,O_(2)和Cl^(-)的协同作用是导致油管局部腐蚀发展的主要原因,建议采用铝合金牺牲阳极短节进行防护,研究成果为火驱环境油管柱的腐蚀与防护提供了借鉴。

氯离子质量浓度对N80稠油管柱腐蚀机理研究

使用高温高压哈氏合金反应釜模拟N80油管钢在采出液中的恶劣腐蚀环境,研究不同氯离子质量浓度(0,5000,10000,15000 mg/L)对采出液中N80油管钢的腐蚀行为及腐蚀机理的影响,利用宏观和微观手段相结合,对N80油管钢的腐蚀速率,腐蚀形貌和腐蚀产物膜结构进行分析,明确不同氯离子含量环境下其腐蚀的差异性。结果表明,在含有氯离子的对照组中,随着氯离子质量浓度提升腐蚀速率上升显著,腐蚀产物表面点蚀坑逐渐增大。这是由于氯离子破坏了原本致密的腐蚀产物膜,使碳钢再次暴露在腐蚀溶液中,加速点蚀的产生。

N80油套管钢在模拟地下超临界CO_(2)环境中的腐蚀行为

通过模拟腐蚀试验和电化学测试,分析了N80油套管钢在地下超临界CO_(2)环境(温度81.7℃,压力为52.3 MPa)中的腐蚀速率、腐蚀形貌和电化学行为。结果表明:该钢的腐蚀速率随着试验时间的增加而增大,当时间由800 h增长至1000 h时,点蚀速率由1.470 mm/a增大至1.782 mm/a;不带腐蚀产物层试样的腐蚀电流密度随时间延长呈缓慢增大的变化趋势,在0~800 h时,带腐蚀产物试样的腐蚀电流密度小于不带腐蚀产物试样,但当时间由800 h延长至1000 h时,带腐蚀产物试样的腐蚀电流密度由36.99μA/cm^(2)瞬间增大到67.53μA/cm^(2),Tafel常数比值也呈现相同的变化特点;随着模拟腐蚀试验时间的增大,电荷转移电阻减小,腐蚀产物层的保护作用逐渐消失,时间常数由两个变为一个,并且有无腐蚀产物试样的相位角峰值基本相等,低频相位角特征说明带腐蚀产物层试样的表面腐蚀产物的生成与破裂过程更为剧烈。

CO_(2)驱油井环境下N80钢与3Cr13钢的电偶腐蚀行为

N80钢与3Cr13钢常作为油管和水力锚等的材料使用,在CO_(2)驱油井环境中不可避免偶接使用易产生电偶腐蚀。为此,通过开展CO_(2)环境下N80钢和3Cr13钢的腐蚀速率试验和电偶腐蚀试验,明确了CO_(2)含量、温度、压力和矿化度等因素作用下2种钢的电偶腐蚀规律。结果表明:CO_(2)驱油井中2种钢产生电偶腐蚀,3Cr13钢为阴极,且不受电偶腐蚀影响,N80钢为阳极,电偶腐蚀速率增大;且N80钢的电偶腐蚀速率随CO_(2)含量、温度、压力和矿化度的增大而增大;电偶腐蚀敏感因子随CO_(2)含量和压力增大而减小,当CO_(2)含量达到20.0%时电偶腐蚀敏感因子为负值,随温度升高先减小后增大,随矿化度增加而增大,电偶腐蚀速率最大可高于常规腐蚀69%。

低含硫气井用N80S钢腐蚀行为研究——以陕北某气田为例

陕北含硫气田在开发中后期出水严重、缓蚀剂缓蚀效率受限且与泡排剂配伍性差,引发管材严重腐蚀。在分析陕北某低含硫气井用N80S钢腐蚀现状及其服役环境基础上,利用三电极电化学工作站对3种现场用咪唑啉基缓蚀剂进行筛选、分析了缓蚀剂与泡排剂的配伍性,并利用高温高压釜模拟其服役环境研究了缓蚀剂(+泡排剂)添加对N80S钢腐蚀行为的影响。结果表明,N80S钢在下古低含硫气藏环境中服役不足5 a便因管壁严重减薄而断裂;N80S钢在添加150×10-6缓蚀剂3#后的电流密度仅为1.6μA/cm 2,腐蚀速率降至0.0372 mm/a,缓蚀剂的缓蚀效率达90%以上;而0.5%泡排剂的添加,轻微降低了缓蚀剂的缓蚀性能,N80S钢的腐蚀速率为0.0486 mm/a;腐蚀产物主要以FeCO 3和FeS为主。

N80钢在模拟减氧空气驱生产井中的腐蚀行为

为了探究N80钢在减氧空气驱生产井中的腐蚀行为,基于灰色关联分析法,分析了国内某减氧空气驱生产井的腐蚀主控因素,并以油藏模拟结果作为室内模拟参数,采用动态失重法结合金相显微镜、XRD、3D形貌等相关表征,研究了不同生产时期N80钢的腐蚀行为。结果表明:氧含量对减氧空气驱生产井腐蚀的敏感性最大,在含氧工况下,N80钢的腐蚀速率显著增加,氧含量3%(0.3 MPa)时的腐蚀速率是不含氧的5倍左右。在驱油初期,腐蚀为CO_(2)主导的局部腐蚀,腐蚀产物主要为致密的FeCO_(3)。随着注气时间的延长,井筒内为CO_(2)/O_(2)均衡环境,腐蚀转变为二者共同作用,腐蚀产物为FeCO_(3)和疏松多孔的Fe_(2)O_(3)。在持续注气3年后,生产井内为高O_(2)+低CO_(2)环境,致密的FeCO_(3)遭到破坏,腐蚀坑横向发展,腐蚀转变为由O_(2)主导的全面腐蚀。

N80钢在CO_(2)驱油采出水中的腐蚀行为研究

为研究N80钢在生产阶段不同井深处的腐蚀行为,采用高温高压釜模拟CO_(2)驱油后采出井的腐蚀工况,通过失重法、扫描电镜(SEM)、三维光学测量分析等方法对腐蚀产物和腐蚀形貌进行了分析。结果表明:在CO_(2)分压为0 MPa时,N80钢的均匀腐蚀及小孔腐蚀速率均低于其他CO_(2)分压下的腐蚀环境的。随着井深的增加和CO_(2)分压的提高,N80钢的均匀腐蚀速率总体呈现先上升后下降的趋势;在井深600 m与2000 m时,最大点蚀速率与均匀腐蚀速率的变化趋势相同,在1200 m时最大点蚀速率随CO_(2)浓度的增加逐渐提高;随着井深和CO_(2)浓度的增加,N80钢的腐蚀产物膜变得更加致密并生成以FeCO_(3)为主的两层腐蚀产物膜。

N80 CO_(2)注气管柱腐蚀特征分析

为明确CO_(2)注入试验区N80注气管柱腐蚀特征及主控因素,通过理化性能检测实验对两注气井CO_(2)注气管柱的化学成分、拉伸性能、冲击性能、金相组织、硬度等进行了检测,通过腐蚀检测实验对典型腐蚀或失效管段表面和截面腐蚀特征进行了表征,确定了腐蚀产物种类。实验结果表明:N80注气管柱理化性能满足工程需要;注气后转注水是造成注气管柱严重腐蚀或失效的主要原因;腐蚀产物主要为FeCO_(3),符合典型的CO_(2)腐蚀产物特征;高Cl^(-)浓度地层水加速了注气管柱的局部腐蚀。因此,在后续的CO_(2)注入过程中,需采用合适的缓蚀剂或其他防腐措施,以保障CO_(2)安全稳定注入。

某油田注水井N80油管腐蚀失效分析

为了避免某油田注水井N80油管在服役过程中发生腐蚀穿孔破损,提高注水井管道使用寿命,采用测量、金相、成分分析、力学性能分析、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等方法对失效油管进行了分析。结果表明,失效油管的化学成分和力学性能符合标准要求,失效原因主要是水体结垢,在管柱内壁形成垢下封闭环境,导致垢下局部腐蚀,且水中Cl^(-)含量较高,在Cl^(-)的渗透、催化作用下,腐蚀程度不断加剧。且由于CO_(2)及H_(2)S酸性介质的存在,也会导致管柱发生CO_(2)及H_(2)S腐蚀。多种腐蚀协同作用导致油管发生了较为严重的局部腐蚀,随着局部腐蚀的逐渐进行,最终形成腐蚀穿孔。在后续使用过程中采用缓蚀阻垢剂对管柱进行防护,从而减弱结垢对管壁造成的腐蚀,提高油管服役寿命。

N80油套管钢CO_2腐蚀产物膜的力学性能

N80油套管钢CO2腐蚀产物膜力学性能的测试结果表明,腐蚀产物膜的弹性模量与硬度从内层刮外层逐渐降低,弹性模量平均值为110 GPa.疏松的腐蚀产物膜内产生拉应力,应力大小随膜层的厚度增加而增加,腐蚀产物膜在试样表面稳定形成以后,内应力便趋于一个定值,大小约为46 MPa.外层府蚀产物膜的断裂应力、应变分别为55.6 MPa和5.06×10-4,小于内层膜断裂应力与应变(197.3-234.4 MPa和1.79×10-3-2.13×10-3).同样,内层膜与基体的粘附力要明显高于外层膜与内层膜。腐蚀产物膜内应力可以导致外层膜破裂.

N80油管钢CO_2腐蚀点蚀行为

在模拟油田CO2 腐蚀环境下 ,利用XRD、EDS和SEM研究了N80钢点蚀坑的形成与发展 .结果表明 ,Cl-会在腐蚀产物膜与金属界面处富积成核 ,加速该区域的阳极溶解 ,促使点蚀坑的形核 ;点蚀坑内也有Cl-富积 ,在膜与基体界面处形成厚度为 3 μm的富积层 ,加速点蚀坑内基体的腐蚀 ,使得点蚀坑进一步发展 .同时 。

N80油套管钢CO_2腐蚀的研究进展

综述了N80油套管钢CO2腐蚀的研究进展,提供了N80油套管钢腐蚀发生的最关键影响因素,提出了进一步研究的方向.目前,N80油套管钢CO2腐蚀研究发现,腐蚀速率随环境参数温度、CO2分压、流速的增加出现峰值;腐蚀产物膜的结构影响腐蚀的进程和腐蚀形式,只有连续、致密和结合力强的膜才能抑制腐蚀加剧,保护基体;原油和H2S的加入改变反应的传输过程和界面状态,使反应机理更加复杂;各种预测系统不断丰富.特别指出在CO2腐蚀产物膜的结构、力学性能、表征参量方面,腐蚀参量的影响研究缺乏系统性.提出一些设想,今后应着重于各腐蚀参量对腐蚀速率影响敏感区间的细化和对膜力学性能影响的研究,由此需要进一步改进动态模拟试验方法以及深入探讨动态电化学原位测量技术.

N80钢CO_2腐蚀电极过程交流阻抗分析

利用交流阻抗技术研究了N80钢在不同介质条件下CO2腐蚀交流阻抗图谱的特征.结果表明,N80油套管钢CO2腐蚀EIS曲线具有三个时间常数,其中低频感抗弧与试样表面活化溶解有关,低频容抗弧与试样表面腐蚀产物膜生成有关.随着试样表面腐蚀产物膜覆盖度增大,EIS曲线低频区感抗弧逐渐缩小,容抗弧逐渐扩大.进一步讨论了试样表面腐蚀产物膜成膜情况与电极反应过程的关系.

N80钢CO_2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

N80油套管钢CO_2腐蚀阴极过程电化学阻抗谱分析

利用电化学阻抗(EIS)技术研究了N80钢在不同介质条件下CO2腐蚀过程中可能存在的阴极反应及其反应速度.结果表明,N80钢在CO2腐蚀环境下存在H+和H2O以及H2CO3,HCO3-的还原反应,但在不同条件下各个还原反应的速度并不相同.在酸性的饱和CO2溶液中,H+的还原控制着阴极反应速度, HCO3-和H2CO3的还原反应速度较小;在中性的饱和CO2溶液中,阴极过程以HCO3-和H2CO3的还原为主,H+的还原反应速度比较微弱;在碱性的NaHCO3溶液通入CO2后,HCO3-的还原控制着阴极反应速度.在以上条件下, H2O的还原速度比较微弱,还不会对阴极交换电流产生影响.

含1%Cr的N80钢CO_2腐蚀产物膜特征

在模拟油田CO2 腐蚀环境下 ,研究了含 1%Cr的N80钢腐蚀产物膜的特征 .结果表明 ,试验条件下Cr会在腐蚀产物膜中富积形成非晶态的Cr(OH) 3 .含 1%Cr的N80油套管钢CO2 腐蚀产物膜是由FeCO3 晶体与Cr(OH) 3混合构成 ,导致腐蚀产物膜具有阳离子选择性 ,使阳极反应受到抑制 ,腐蚀速率降低 .腐蚀介质中的阴离子会穿过FeCO3 晶体到达膜与基体界面 ,腐蚀基体金属 ,导致点蚀发生 .

CO_2分压对N80钢腐蚀产物膜保护性能的影响

利用高温高压釜对N80钢进行了两种温度、不同CO2分压下的腐蚀实验.测量了腐蚀速率,观察了腐蚀产物膜的宏观形貌及去除腐蚀产物膜后金属基体的表面状态,用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀产物膜的微观形貌并测量了膜的厚度,对在不同条件下成膜的N80钢进行了电化学极化曲线与交流阻抗谱(EIS)分析.结果表明CO2分压升高,腐蚀产物膜保护性能提高,但由于介质的腐蚀性增强,腐蚀速率上升;膜局部缺陷是导致金属基体表面点蚀的主要诱因,CO2分压升高有利于减少65℃时膜表面的局部缺陷;在90℃下腐蚀产物膜的保护性能比65℃下对CO2分压的变化更为敏感.

模拟油田H_2S/CO_2环境中N80钢的腐蚀及影响因素研究

模拟实际含H_2S/CO_2高温高压井下多相腐蚀环境,研究了不同腐蚀影响因素对N80钢的作用规律。结果表明:在所研究的参数范围内,材料表现出较高的均匀腐蚀速率,且伴有不同程度的局部腐蚀。当其他条件保持相同时,随H_2S含量的增加,材料的腐蚀速率先增加后降低;当介质中CO_2含量增加时,腐蚀速率则是单调增大趋势;Ca^(2+)、Mg^(2+)的影响与CO_2类似,而Cl^-的影响则与H_2S具有基本相似的规律。在H_2S/CO_2混合介质中,N8O钢的腐蚀行为受各因素的交互影响,且影响程度不同,各因素作用由大到小依次是:H_2S含量、Ca^(2+)、Mg^(2+)含量、Cl^-浓度和CO_2含量。