咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO_2注入井环空环境中应力腐蚀行为的影响

目的研究咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀(SCC)行为的影响,为CO2注入井环空环境腐蚀防护方法的建立提供参考和依据。方法在实验室模拟的CO2驱注井环空环境中进行应力腐蚀试验、电化学测试和腐蚀形貌分析。根据现场提取的CO2注入井环空介质的成分分析结果配制模拟溶液,选用咪唑啉类缓蚀剂,调节模拟液p H至4。通入高纯N2进行除氧,以防止硫化物氧化。应力腐蚀试样采用三点弯试样,通过将试样的挠度控制为设定值来控制加载载荷。应力腐蚀试验和电化学试验均在密闭高压釜内进行。实验结束后,采用扫描电镜对腐蚀形貌进行观察。结果在CO2注入井环空环境下,咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响。在拉应力载荷存在时,添加足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但当用量不足时,缓蚀剂的添加会增大P110钢的SCC敏感性,其SCC机制为氢脆与局部阳极溶解的混合机制。因此,P110钢在模拟CO2注入井的环空环境中会发生SCC,其机制为AD+HE机制。结论咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响,足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但浓度不足时反而会增大SCC敏感性。

CO2分压对N80油管钢在CO2驱注井环空环境中应力腐蚀行为的影响

使用恒应变试样浸泡试验、表面分析技术和电化学测试技术研究了CO2分压对N80钢在模拟CO2驱注井环空环境中应力腐蚀行为的影响.研究结果表明:CO2分压对腐蚀速率的影响存在一个拐点,环境温度为25℃时拐点约为1 MPa.当CO2分压小于1 MPa时,由于腐蚀产物膜(FeCO3)成形较慢,覆盖率低,随CO2分压的增高,N80钢的自腐蚀电流密度快速增大;当CO2分压大于1 MPa时,腐蚀产物膜能以较快的速率成形,覆盖率高,CO2分压的进一步增高反会使得N80钢的腐蚀电流密度降低.CO2溶于模拟环空溶液中会使溶液pH持续下降,促使N80油管钢在环空环境下发生应力腐蚀开裂.N80钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀开裂机制是阳极溶解和氢脆共同作用的混合机制.应力腐蚀裂纹在萌生阶段局部阳极溶解作用(点蚀)为主导,该作用下CO2分压为1 MPa时应力腐蚀裂纹最易萌生;在应力腐蚀裂纹生长阶段氢脆作用更强,这种作用导致CO2分压更高时应力腐蚀裂纹更容易生长,应力腐蚀敏感性进一步提高.

模拟环空环境下咪唑啉缓蚀剂对N80油管钢应力腐蚀行为的影响

采用恒应变试样浸泡试验、形貌分析技术和电化学测试技术,研究了咪唑啉缓蚀剂对N80油管钢在模拟CO2驱注井环空环境中应力腐蚀行为的影响。研究结果表明,N80油管钢在模拟环境中有较高的应力腐蚀敏感性,其机制为阳极溶解与氢脆的混合作用机制。咪唑啉缓蚀剂为阳极型缓蚀剂,加入溶液后会在N80油管钢表面形成缓蚀剂膜,抑制全面腐蚀和点蚀。随着缓蚀剂的浓度增加,N80油管钢的腐蚀速率下降。咪唑啉缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程,进而降低析氢速率,使N80油管钢的应力腐蚀敏感性下降。

P110钢管在低温环空环境C02注井中的失效分析

本文对P110钢管在低温环空环境CO2注井中的失效原因进行了分析，结果显示P110钢管的化学成分、显微组织和力学性能（包括拉伸和冲击性能）都符合标准要求，但是，通过分析失效件的腐蚀产物发现，环空环境中含有的CO2、C1-、SO4^2-和少量的S^2-（H2S）使钢管在残余应力的作用下产生应力腐蚀开裂（SCC）。在钢管断裂处和正常部位分别取样，采用宏观观察、扫描电镜和能谱分析等手段进行检测。在断口表面发现存在3个不同的区域：断裂源区，裂纹扩展区和最终断裂区。钢管断裂起源于Y型腐蚀裂纹处，此处发现伴有SCC腐蚀特征。同时，钢管塑性和韧性的降低也推动了SCC应力腐蚀开裂的发展。

J55钢在模拟CO_(2)注入井环空环境中的关键性腐蚀因素

基于实际CO_(2)驱注井环空环境计算环空参数、测试电化学和进行相关性分析,研究了环境总压、CO_(2)分压、pH值以及温度对J55钢腐蚀电化学行为的影响。结果表明,CO_(2)分压和温度是影响J55钢腐蚀速度的关键因素。CO_(2)分压与电荷转移电阻(Rct)显著相关,Spearman相关系数为-0.623;CO_(2)分压的升高使溶液的pH值降低从而促进析氢反应,使腐蚀速率提高。温度与Rct的相关行显著,Spearman相关系数为-0.692;温度的降低抑制材料的电化学反应活性且阻碍腐蚀产物膜的形成,减缓了J55钢的腐蚀。溶液初始pH值的降低能促进J55钢的腐蚀,但是温度和CO_(2)分压的影响可将其覆盖。

环空环境下P110油管钢的电化学腐蚀行为

通过模拟典型CO2驱注井环空环境,采用电化学测试、浸泡实验和腐蚀特征的扫描电镜(SEM)观察,研究了P110钢在CO2驱注井环空环境中的电化学腐蚀行为。结果表明,随着溶液pH值和H2S分压的增大,极化电阻值逐渐提高,P110钢的腐蚀电流密度不断下降,其耐蚀性增加;溶液中加入H2S抑制了P110钢基体表面的阳极反应,降低了均匀腐蚀电流密度,但是阴极充氢作用得到加强,促进了裂纹的萌生,应力腐蚀敏感性增大。

TP110TS和P110钢在CO2注入井环空环境中应力腐蚀行为比较

利用U形弯试样浸泡实验和电化学测试技术研究了两种油套管钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀开裂行为。结果表明,TP110TS钢和P110钢在注入井环空环境(大量CO2-微量H2S)下存在一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀机制为阳极溶解和氢脆协同作用机制。在CO2-H2S环境下,咪唑啉类缓蚀剂的浓度对TP110TS和P110油套管钢的应力腐蚀产生不同的影响,添加足量的缓蚀剂对P110钢的应力腐蚀行为产生较好的抑制效果;但当添加量不足时,缓蚀剂会增加P110钢发生应力腐蚀的倾向性。而TP110TS钢的应力腐蚀敏感性随着缓蚀剂浓度的增加而减小,相对更适用于添加缓蚀剂的CO2-H2S环境。

海洋柔性管气体渗透机理及其防护措施的研究进展

柔性管在海洋油气领域发挥着重要的作用。高分子材料由于自身的分子结构特点而具有气体渗透的特性,因此柔性管内部输送的气体有可能渗透进入环空,环空中渗透气体的大量聚集有可能通过力学和腐蚀作用而影响环空内部各层的性能,进而引起管道失效。为此,介绍了国外关于气体渗透行为在渗透机理、影响气体渗透测试结果的因素、使用计算模型对环空环境预测以及气体渗透防护措施等方面的最新研究进展。国外学者的研究结果表明:①柔性管的气体渗透行为符合聚合物的气体渗透机理;②使用小型测试仪器测定气体在柔性管内压密封层材料内的渗透数据时,应当在与实际工况相同的条件下进行试验;③基于小型测试获得的渗透数据,采用渗透模型预测柔性管的环空环境是可行的;④大型和现场测试结果显示,模型预测的环空环境同实测值有着很好的一致性。目前国内海洋柔性管的设计和制造尚处于起步阶段,上述研究成果和认识对于保障我国海洋柔性管的可靠性具有重要意义。