高H2S高CO2高Cl-天然气压力容器设计

介绍了三高气田(高H2S、高CO2、高Cl-)压力容器设计的基本作法,同时对制造检验过程中出现问题的处理和试运投产的基本情况作了说明,确保了压力容器的安全,装置一次投运成功,最终生产出合格的天然气、凝析油、相应附属产品。该压力容器突破了国内外大型气田的开发,在国外一次投产成功,为今后国外三高气田的开发走出了一条安全可靠、便利实施的新路,这些作法和处理意见为同行们今后的设计、施工提供了参考。

氯离子浓度和温度对Cr3钢CO_2/H_2S腐蚀的影响

研究了25℃下不同Cl^-浓度和5g/L Cl^-浓度下不同温度对Cr3钢CO_2/H_2S腐蚀的影响。通过极化试验、失重试验、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法分析了腐蚀速率和腐蚀产物的形貌、成分和结构。结果表明,在25℃时,Cr3钢的腐蚀速率随着Cl^-浓度的增加大体呈降低的趋势;而随着温度的升高,Cr3钢的腐蚀速率逐渐增加;低温时的腐蚀产物主要是FeS,高温时主要是FeS_(1-x)。

304奥氏体不锈钢在H_2S+Cl^-+CO_2+H_2O环境下的慢应变速率拉伸腐蚀试验研究

通过慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT),研究了304奥氏体不锈钢在H_2S+Cl-+CO_2+H2O复杂介质环境下的应力腐蚀敏感性,借助扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了断口形貌和腐蚀产物性质。在环境因素中主要考虑了H_2S浓度、Cl-浓度、CO_2浓度这三种介质参数单独或交互作用对材料应力腐蚀敏感性的影响。通过对试验数据进行逐步回归分析,建立了应力腐蚀敏感性指数随介质参数变化的数学模型,同时分析了各介质参数对304奥氏体不锈钢应力腐蚀影响的显著性。

慢应变拉伸速率和H_2S,Cl^-及H^+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂的影响

通过慢应变速率拉伸、均匀设计和扫描电镜等方法,研究了慢应变拉伸速率和H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢应力腐蚀开裂敏感性的影响。研究表明,随着拉伸应变速率的减小,08Cr2AlMo钢在饱和H2S溶液中的应力腐蚀敏感性基本呈单调增加的趋势,拉伸速率为5.67×10-6s-1时试样已发生应力腐蚀开裂。H2S,Cl-及H+浓度对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂敏感性具有重要影响作用,影响因素两两之间存在协同作用。在饱和H2S溶液中,杂质离子Cl-和H+对08Cr2AlMo钢的应力腐蚀开裂具有促进作用。

H_2S和CO_2分压及Cl^-浓度对L360QCS钢腐蚀行为的影响

通过高温高压反应釜模拟普光气田集输环境,研究H2S和CO2分压及Cl-浓度对普光气田用集输管线钢L360QCS钢腐蚀行为的影响。采用失重法测试腐蚀速率,用四点弯曲法进行应力腐蚀试验,结合宏观形貌观察和扫描电镜(SEM)微观观察及能谱(EDS)分析,进行了综合研究。在H2S和CO2分压比固定的情况下,随着H2S压力升高,腐蚀速率先降后升。压力较低时,L360QCS应力腐蚀试样表面均出现不同程度的氢鼓泡,当压力升高时,氢鼓泡减少或者消失。腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而增大,达到临界值后,腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而降低;在低浓度条件下,Cl-浓度的增加会促进点蚀的发生,进而诱发裂纹的产生;而当Cl-浓度增加到临界值时,腐蚀产物的沉积可以抑制点蚀的生成,从而使材料的应力腐蚀开裂敏感性降低。

饱和H_2S/CO_2溶液中Cl^-对2Cr13钢腐蚀行为的影响

采用失重法和电化学方法研究了饱和H_2S/CO_2溶液中Cl^-对2Cr13钢腐蚀行为的作用,并用SEM、EDS和XRD对钢上的腐蚀产物的形貌、组成与成分进行了分析。结果表明,随着Cl^-含量的增加,2Cr13钢在饱和H_2S/CO_2溶液中的腐蚀失重速率也增加,且在Cl^-含量为20g/L时达到最大值。在2Cr13钢上所形成的腐蚀产物以四方硫铁矿型FeS为主,并有少量的Fe_(1-x)S。2Cr13钢活性溶解的腐蚀电化学过程主要受阴极扩散过程控制,而Cl^-的存在不改变2Cr13钢腐蚀的活性溶解状态以及电化学反应历程与机制,仅影响了其腐蚀倾向和速率大小。

H_2S/CO_2分压和Cl^-浓度对L360QCS腐蚀行为的影响研究

通过高温高压反应釜模拟普光气田集输环境,研究H2S/CO2分压、Cl-浓度对普光气田用集输管线钢L360QCS腐蚀行为的影响。采用失重法计算腐蚀速率,四点弯曲法进行应力腐蚀试验,宏观形貌观察和扫描电镜(SEM)微观观察及能谱(EDS)分析进行综合研究。在H2S/CO2分压比固定的情况下,随着H2S压力升高腐蚀速率呈现先降后升。压力较低时,L360QCS应力腐蚀试样表面均出现不同程度的氢鼓泡,当压力升高时,氢鼓泡很少或者消失。腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而增加,达到临界值后,腐蚀速率随着Cl-浓度的增加而降低;在低浓度条件下,Cl-浓度的增加会促进点蚀的发生,进而诱发裂纹的产生;而当Cl-浓度增加到临界值时,抑制点蚀的生成,从而使材料的应力腐蚀开裂敏感性降低。

H_2S/CO_2环境下析出相对28合金耐SCC性能的影响

镍基合金具有良好的耐蚀能力和力学性能,为了保证高酸性油气田的开采安全,镍基合金已逐渐成为重要的备选材料。为此,研究了镍基合金——28合金在H2S/CO2共存以及含有Cl-环境下,其析出相对耐应力腐蚀开裂(SCC)性能的影响,采用四点弯曲法在模拟高酸性井下环境条件下对28合金进行了SCC试验,用光学显微镜进行了金相分析,试验结果发现:微观结构中含有析出相的28合金试样发生SCC开裂,微观结构中无析出相的28合金试样未发生SCC开裂。采用SEM和EDX对析出相进行了深入分析。讨论了析出相的分布、成分,探讨了析出相对合金耐应力腐蚀开裂性能的影响机理。该研究成果具有较高的工程应用价值,为深入研究镍基合金在高酸性环境中的抗开裂性能和耐蚀性能奠定了坚实的基础。

Cr13钢在含饱和CO_2介质中腐蚀的影响因素

利用极化曲线和失重法,研究了H_2S、Cl^-、温度等因素对Cr13钢在饱和CO_2介质中腐蚀行为的影响。试验表明,在50℃、Cl^-浓度为50g/L时,随溶液中H_2S含量增加,Cr13钢自腐蚀电流密度增大,钢的腐蚀速率上升,腐蚀受阴极浓差极化控制。50℃,H_2S浓度为0.06mol/L时,当Cl^-浓度低于50g/L时,随着Cl^-浓度增加,Cr13钢腐蚀速率上升;当Cl^-浓度高于50g/L时,随Cl^-浓度增加,Cr13钢的腐蚀速率下降。在H_2S浓度为0.06mol/L,Cl^-浓度为50g/L时,随温度升高,Cr13钢腐蚀速率增加。

FV520B钢在湿H2S+Cl-环境中的腐蚀疲劳性能

针对离心压缩机叶轮叶片疲劳寿命研究的需要,考虑到服役环境对疲劳寿命的影响,开展叶轮典型材料FV520B钢在湿H2S+Cl-环境中的腐蚀疲劳试验研究,结合断口形貌观察分析其疲劳失效机理,建立疲劳寿命预测模型。结果表明,FV520B钢在湿H2S+Cl-环境中的疲劳性能相较于大气环境大幅下降,并随着环境中H2S浓度升高而下降;随着应力幅值降低,介质中的H2S对疲劳性能的影响逐渐显现并随应力幅值降低而增大。疲劳断口形貌观察表明,试样表面存在点蚀坑,疲劳裂纹在点蚀坑处萌生并扩展。最后,在点蚀演化寿命预测模型的基础上,结合氢对疲劳演化过程的影响,建立考虑应力及腐蚀介质共同作用的疲劳寿命预测模型,预测结果与试验数据吻合较好。该模型可为湿H2S+Cl-环境下材料的疲劳寿命预测提供基础支持。

钛合金在高温高压酸性油气井的应用研究进展

随着油气田的不断开发,开采环境变得越来越恶劣,油气田开采面临高温、高压和高含硫的难题。高温高压酸性油气井井下生产管柱将遭受高温、高压、H 2S、CO 2、高浓度Cl-、元素S、低pH值的酸化液以及溴化物为主的封隔液等复杂腐蚀工况的挑战。常规的碳钢、低合金钢、不锈钢难以满足日趋恶劣的开采环境,而钛合金材料具有高比强度、低弹性模量、各向同性和优异的耐蚀性能,成为高温高压酸性油气井重要的候选材料之一。钛合金材料牌号近100种,最早用于航空航天领域,20世纪80年代,国外开始探索钛合金在石油行业的应用,但国内起步较晚,钛合金在高温高压酸性油气工况下的腐蚀数据较为匮乏。通过对近30年国际上对钛合金在高温高压酸性油气井的试验数据进行总结研究,并根据研究成果提出了高温高压酸性油气井采用钛合金材料时的相关建议,以期为国内高温高压酸性油气田钛合金的推广应用提供参考。