天然气井油管腐蚀沟槽的形成原因.pdf

第 22 卷第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　天 　然 　气 　工 　业 　　　　　　　　　　　　　　 工 程 建 设 天然气井油管腐蚀沟槽的形成原因 罗 　逸 (华中科技大学化学系) 　　罗逸. 天然气井油管腐蚀沟槽的形成原因. 天然气工业 ,2002 ;22 ( 1) :95～97 摘 　要 　借助 X —衍射分析 、X —光电子能谱分析 、扫描电镜能谱分析和电子探针分析等表面分析及腐蚀试 验方法 ,对气井油管腐蚀沟槽的形成原因及特点进行了分析 。实验结果证实 ,N 80 油管钢抗 CO2 腐蚀的能力仅为 A3 钢的四分之一 ,并且其中的 Mn S 等夹杂物可与基体铁构成腐蚀原电池并诱发晶间腐蚀 ,从而成为沟槽发生源 。 ( ) 它在高压酸性碳酸气体的作用下产生的非均匀性点 坑 腐蚀是沟槽得以产生与拓展的根本原因。高压天然气流 对管壁的破坏作用服从流体动力学的冲蚀规律 ,这种携带地层岩土微粒的高压气流对管壁的撞击作用是促使蚀点 沿流体方向逐渐扩展并形成狭长沟槽的原动力 。因此 ,CO2 腐蚀及高速气流撞击磨蚀是造成沟槽产生和扩展的主 要原因。 主题词 　气井 　油管腐蚀 　二氧化碳腐蚀 　冲蚀 　　我国中原油田天然气井在生产过程中时常发生 油管断裂事故 ,从而影响到油田的正常生产和经济 效益 。通过对取出的油管残段的观察发现 ,管道的 破坏均发生于内管壁 ,呈沟槽状 。为此笔者对沟槽 产生的原因及特点进行了分析和探讨 。 沟槽的形貌特征 　　沟槽具有规则的或由一些蚀孔连为一体的不规 则的条状外型 ,沿气流走向延伸 ,顶端呈马蹄形 。沟 槽面基本平整 ,粗糙 ,无明显腐蚀产物层堆积 。显示 出曾受过冲蚀的迹象 。蚀槽边缘锐利 ,界面清晰 ,并 图 1 　沟槽腐蚀产物的 X —衍射谱 几乎以垂直的角度深入管壁内部 ,似有酸溶失特征 。 FeCO3 , 对应 的衍射角 d ( 2 θ) 值为 3 . 82 、2 . 812 、 油管材质分析 2 . 355 、2 . 147 、1. 975 、1. 79 1 、1. 743 。还有少量 的 　　用化学比色法和气体容量法测得油管钢的化学 FeS 、Fe O ,说明蚀槽除受到 CO 腐蚀外 ,还受到了 3 4 2 成分如下 。C :0 . 24 、Si :0 . 27 、Mn : 1. 48 、S :0 . 033 、P : H S 腐蚀 。 2 小于等于 0 . 03 、Cr :0 . 15 。结果表明 ,油管钢的化学 ( ) 2 . X —光电子能谱分析 XPS 组成基本与 N 80 钢相同。 采用 X —光电子能谱仪对腐蚀产物作光电子吸 ( ) 收总谱 图2 C 谱 、O 谱 、Fe 谱 、S 谱分析 ,证明产 腐蚀产物分析 1s 1s 2p 2p