油气田气田腐蚀与防腐技术详解.ppt

油气田腐蚀与防护技术 张诚 一、腐蚀简介 腐蚀的损失： 直接损失： 腐蚀造成直接损失约为GDP的4%，石化行业中腐蚀损失一般高于6%。中国2008年GDP约为30万亿人民币，即腐蚀损失约1.2万亿人民币。汶川大地震直接经济损失为8451亿元。腐蚀损失约是汶川大地震损失的1.4 倍。每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3。 全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失超过了７００００亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的６倍。 间接损失： 停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康、造成严重事故。 腐蚀是不可避免的 对于绝大多数材料，在自然界存在时ΔG=ΔH-TΔS 0，只能延寿，不能完全避免腐蚀 腐蚀是一个系统工程 腐蚀是多方面因素相关联下的共同作用，某些手段可能减少全面腐蚀却可能引起应力腐蚀，应避免头疼医头脚疼医脚 腐蚀是一个经济问题 必须符合经济要求，在合理的情况下尽量采用成本低廉的材料和防腐方案。 电化学与腐蚀： 弄清楚发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，是采取对策防止腐蚀发生的最基本的前提。 力与腐蚀： 应力对腐蚀的影响 应力可以加速电化学腐蚀 应力可以改变材料的电化学活性，引起腐蚀速率的变化。 应力还容易导致腐蚀产物膜的破裂，使新鲜的金属表面暴露在腐蚀环境中，从而加速电化学腐蚀。 （2）如果材料的使用环境属于发生应力腐蚀破裂(SCC)的特定环境，那么当材料受到的拉应力大于临界应力时就可能发生SCC，导致严重的腐蚀问题。 氢与腐蚀：  钢材 腐蚀产物膜与腐蚀： 腐蚀产物膜类型： 致密型（包括钝化膜）、疏松型 腐蚀产物膜性能决定了腐蚀的速度和类型： 如： 钝化膜 腐蚀产物膜导致的膜致应力和脆性开裂 某些低合金耐蚀钢材的设计思路与腐蚀产物膜有关。 二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 2.1 油气井生产系统中的腐蚀 分为内腐蚀和外腐蚀 1）内腐蚀 指油管、套管、采气树系统、站场设备与集输管道的内壁腐蚀。 2）外腐蚀 在井下指套管外壁和水泥环受地层水或注入污水中腐蚀性组分的腐蚀（对于非封隔器完井的油气井的油管也存在外壁腐蚀的问题。） 集输系统中指土壤和大气对集输管线的腐蚀。 。 二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 2.1.1油气井的腐蚀介质和腐蚀环境 油气井的腐蚀与产出流体中的腐蚀介质、腐蚀环境及材料的选用和结构等因素有关。各因素间存在交互作用，使井与井之间、同一口井的不同部位、同一口井的不同开采时间的腐蚀严重程度有差异甚至差异较大。 腐蚀性介质包括： （1）动态产出物的腐蚀性组分 （2）注入的腐蚀性组分 （3）非产层地层中含腐蚀性组分 二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 （1）动态产出物的腐蚀性组分 二氧化碳 硫化氢、元素硫及有机硫等含硫组分 氯离子浓度较高的地层水或注水开采过程中的注入水以及气井的凝析水 建井和井下作业中进入的氧或其他酸性材料（如酸压作业） 硫酸盐及硫酸盐还原菌、碳酸盐类 （2）注入的腐蚀性组分 注入水 增产措施：酸化作业时的残酸、注聚合物提高采收率时注入的聚合物、回注二氧化碳强化采油工艺时注入的二氧化碳等 凝析气藏、干气回注、其他回注中的二氧化碳 稠油热采注入的高温水蒸气 （3）非产层地层中含腐蚀性组分 酸性气体：H2S、CO2、H+ 溶解氧气：O2 盐粒子：HCO3-、SO42-、Cl-、OH- 细菌：如硫酸盐还原菌，嗜氧菌 注入水泥质量差或井下作业欠妥造成的层间窜流，产层流体窜到非产层段。 二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 2.2 油气井的腐蚀环境 油气井的腐蚀环境包括不同部位的压力、温度、流态和流场。这些因素又引起系统相态变化，变化过程伴有气体溶解、逸出、气泡破裂等，在流道壁面产生剪切及气蚀，机械力与电化学腐蚀协同作用加剧了腐蚀。 流道直径变化、流向改变都会引起压力、温度、流态及流场变化，加剧腐蚀。 在油气井开采过程中，腐蚀性组分含量常常是变化的。特别是随开采期的延长，地层水含量往往呈增加趋势，有时也会出现硫化氢含量随开采期延长而增加的现象。 不同材料接触或连接会有电位差，有的地层或井段会与套管形成电位差，电位差是油气井的腐蚀环境的重要组成部分。 构件（油管、套管、采气井口、采油树等）的应力状态和应力水平也是重要的腐蚀环境。 2.3 主要腐蚀性组分的腐蚀机理及腐蚀类型 硫化氢腐蚀 元素硫腐蚀 二氧化碳腐蚀 地层水及氯化物等盐类的腐蚀 氧腐蚀 细菌腐蚀 腐蚀性组分相互作用下的腐蚀 酸腐蚀 二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 （1）硫化氢腐蚀 干燥的H2S对金属材料无腐蚀破