研究报告油田腐蚀结垢.doc

濮阳市轩辕石油机械配件有限公司 油田腐蚀结垢分析 油田防腐防垢 2012年4月 一、腐蚀和油田腐蚀腐蚀分析 腐蚀是金属材料在周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。 1、按环境分为： 干腐蚀：包括失泽、高温氧化。 湿腐蚀：包括自然环境腐蚀：大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀。 工业介质腐蚀：酸、碱、盐溶液中的腐蚀、工业水中的腐蚀、高温高压水中的腐蚀。 2、按腐蚀机理分为： 化学腐蚀：金属表面与非电解质直接发生纯化学作用引起的破坏。纯化学腐蚀的现象极少，主要为金属在无水有机液体中的腐蚀，如金属在卤代烃中的腐蚀、醇中的腐蚀。 电化学腐蚀：金属表面与离子导电的介质（电解质）发生电化学反应引起的破坏，任何电化学腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应。电化学腐蚀是最常见最普遍的腐蚀，金属在大气、土壤、海水和各种电解质溶液的腐蚀都属于电化学腐蚀。 物理腐蚀：金属由于单纯物理溶解作用引起的破坏，主要是金属与熔融金属接触引起的溶解或开裂。 3、按腐蚀形态分为： 全面腐蚀或均匀腐蚀 局部腐蚀：包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、选择性腐蚀、丝状腐蚀。 应力作用下的腐蚀：包括应力腐蚀断裂、氢脆和氢致开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀。 石油天然气开采中的腐蚀： 石油天然气开采中的腐蚀是油田开发过程中对油水井生产和井筒影响十分严重的现象，因油水井套管腐蚀穿孔造成的油水井报废、各种管线腐蚀穿孔、生产设备因腐蚀而频繁地更换和报废、井下管杆泵等因腐蚀损坏造成作业周期缩短等，均给油田的生产带来巨大的经济损失。 石油天然气开采中的腐蚀分为： 化学腐蚀：主要在石油天然气开采的施工过程中，如酸化、压裂、管线和大罐的清洗施工等。 电化学腐蚀：电化学腐蚀是石油天然气开采中腐蚀的主要存在形式，石油管道、井下套管、油管、抽油杆及其井下工具等长期与土壤、井液、天然气和地层水（海水）接触，而使用的金属种类、组织、结晶方向、内应力、外力、表面光洁度、表面处理状况等的差别，金属不同部位接触的电解质的种类、浓度、温度、流速等的差别，在金属表面出现许许多多的阳极区和阴极区，阳极区和阴极区通过金属本身互相闭合形成腐蚀电池，不同的井筒所接触的地层、井液电解质不同、含水不同使井筒构成不同的宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。石油天然气开采中的电化学腐蚀是所有金属腐蚀中最复杂最特殊的腐蚀。 硫化氢腐蚀：硫化氢水溶液呈弱酸性，含有H+、HS-、S2-和H2S分子，具有氢去极化腐蚀，生成硫化铁，吸附的HS-使金属电位移向负值，加速阳极过程使金属电化学腐蚀加快。生成的黑色的硫化铁（Fe9S8）层与钢材形成腐蚀电池，硫化铁（Fe9S8）是较强的还原物在腐蚀电池中，钢材是阳极硫化铁是阴极，使腐蚀速度比未覆盖硫化铁的部位高若干倍，形成典型的垢下腐蚀。H2S还会引起钢材的氢脆和硫化物应力腐蚀破裂等多种腐蚀。 二氧化碳腐蚀：二氧化碳腐蚀是非含硫油气田的腐蚀介质，二氧化碳溶于水后生成碳酸，对钢材产生氢去极化腐蚀，对含硫井二氧化碳会加速硫化氢对金属的腐蚀。 氧气腐蚀：氧气腐蚀是一种最常见的氧气腐蚀，对石油天然气的管道储罐等产生氧去极化腐蚀和氧浓差腐蚀。 大气腐蚀：暴露在大气中的管道储罐等受氧气、水蒸气等影响产生的氧去极化腐蚀。 土壤腐蚀：石油天然气井套管穿过地层不同的层位，接触不同的土壤、岩层、水层、盐层等电解质，形成的电化学腐蚀。 细菌腐蚀：石油天然气开采中最典型的细菌腐蚀是硫酸盐厌氧菌腐蚀。 二、腐蚀的危害 腐蚀损失包括：材料消耗损失、工件性能失效、引发井下事故、引发灾难性事故。 三、防腐工艺介绍； 防止腐蚀的方法和原理： 1、正确选用金属材料； 选用耐腐蚀材料 2、改变环境成分，添加缓蚀剂； 缓蚀剂的原理是形成隔离膜对工具或材料进行保护 3、采用电化学保护：包括外加电流阴极保护、牺牲阳极保护和阳极保护； 采用牺牲阳极的自然电位保护或强制电流阴极保护。 4、采用保护性覆盖层或涂层； 地面防腐工程中常用的方法，井下用的玻璃衬技术、涂料技术或镍磷电镀、镀铬等。 5、改进系统或构件的设计； 防止腐蚀方法分析： 1、改变金属材料；如选用不锈钢、碳纤维等材料适用于井下工具如抽油泵、封隔器和特殊设备等专用工具，缺点是由于价格性能等原因无法大规模使用。 2、添加缓蚀剂：适用于施工过程的防腐保护，如压裂酸化施工、地面管线酸洗除垢、钻井泥浆等，具有较好的缓蚀防腐作用且应用广泛；缺点是使用量大，对腐蚀环境或腐蚀介质量小的环境效果好，对材料和腐蚀介质的选择性强，无法防止结垢和垢下腐蚀，缓蚀剂形成的覆盖膜覆盖不到的部位会成为阳极区加快腐蚀速度。 3、电化学保护：广泛应用于港口船舶、埋地管道、城市供水供暖系统、储罐等各个领域，目前在海洋、地面储罐、埋