CO_2分压对SM80SS套管钢在CO_2_H_2S共存环境中的高温高压腐蚀行

腐蚀研究 C orrosion Research

CO2分压对 SM80SS套管钢在 CO2/H2S共存环境中的高温高压腐蚀行为影响周卫军郭瑞张勇(塔里木油田公司销售事业部，新疆库尔勒 841000)摘要：用失重法、扫描电镜(SEM)射线能谱(EDS)及 X射线能谱(XRD)对 CO2分压对 SM80SS特级抗硫、X套管钢在 CO2/H2S共存条件下的腐蚀行为进行了试验研究，结果表明：在试验条件下，低 PCO2时，反应以 H2S为主，FeS优先生成，腐蚀产物膜颗粒细小、比较致密，平均腐蚀速率较小；PCO2不断增大后，反应以 CO2为主，FeS逐渐全部转变为 FeS0.9,腐蚀产物膜颗粒粗大、比较疏松,平均腐蚀速率较大；腐蚀产物有较好的局部腐蚀阻碍作用，腐蚀形式均为均匀腐蚀。关键词：SM80SS特级抗硫套管钢中图分类号：TG172.5 CO2/H2S CO2分压腐蚀产物膜腐蚀机理文献标识码：A文章编号：1008-7818(2009)08-0020-04

CO2 Partial Pressure Influnce on Corrosion Behavior of SM80SS Super Anti-sulfide Tubing Steel in Carbon Dioxide and Hydrogen Sulfide Concomitant EnvironmentZHOU Wei-jun, GUO Rui, ZHANG Yong(Tarim Oilfeild Company Sale Department, Ku erle 841000, China) Abstract: Corrosion behavior of SM80SS super anti-sulfide tubing steel is studied in the environment of carbon dioxide and hydrogen sulfide concomitant enviroment. The results show that H2S is the major role of the reaction in low PCO2, corrosion product films FeS come into being firstly during the progress of the experiment, corrosion product films are fine and compact, average corrosion rate is low. But CO2 is the major role of the reaction during PCO2 greating higher and higiher, corrosion product films FeS begin to gradually change into FeS0.9, corrosion product films great bulky and loose, average corrosion rate great higher. Corrosion product films can block local corrosion occureing on the surface of SM80SS super anti-sulfide tubing steel. Corrosion mode is even corrosion. Key words: SM80SS super anti-sulfide tubing steel; CO2/H2S; PCO2; corrosion product film; corrosion mechanism

0前言随着我国油气田的不断勘探 H和开发，油气田中CO 2、 2S等多相腐蚀介质共存的复杂开采环境，给含 CO 2、H 2S油气田的高效、安全开发和发展提出了很大的挑战。一方面，CO 2、H 2S的存在往往会引发油套管的严重腐蚀，从而会

引发重大油气田事故，带来很严如，1991年 1月 25日，川东油田 H 2S腐蚀造成井喷，死亡 2人，受伤7人；新疆雅克拉气田一口气井着火 76天，直接经济损失达 3000万元，间接经济损失数亿元。另一

少量的 H 2S也会对 CO 2腐蚀产生尤其复杂和难于把握。因此， H CO 2、 2S共存条件下的腐蚀机理及影响因素研究，对我国含 CO 2、重要。本文主要针对 CO 2分压对典

重的人员伤亡和重大经济

损失。明显的影响，使其腐蚀规律变得

油管因 C O 2腐蚀穿孔引起井喷， H 2 S油气田显得十分迫切和极为

方面，CO 2/H 2S共存腐蚀体系中，型套管钢在高温高压 CO2、H2S共

作者简介：周卫军(1980-),男，硕士，现于塔里木油田公司销售事业部主要从事油气管道安全与可靠性技术研究。

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TOTAL CORROSION CONTROL VOL.23 No.8 Aug. 2009

腐蚀研究 C orrosion Research

存环境中的腐蚀行为、机理及影响因素等进行试验研究，以期为我国油气田勘探开发中 CO2、H2S共存提供一定的基础试验数据和基础理论参考，并期望能产生一定的工程、经济价值。

的长方形腐蚀试样依次用 200#、分钟进行中和处理，然后用无水 400#、600# SiC水砂纸逐级打磨乙醇脱水 3~5分钟，最后将试样用 FR-300 MKⅡ电子天平(精度 0.1mg)称重后，通过失重法可计算出其平均腐蚀速率，计算方法如下： V=△W 365000/(ρ S t) △W为试样的失重，g;ρ为材料的比重，7.8g/cm3; S为试样面积，mm2; t为试验时间，天。计算得到材料的平均腐蚀速率以后，根据 NACE RP0775可对腐体内容见表 3。 (1)其中 V为平均腐蚀速率，: mm/a;至表面光亮、平整、无机械划痕，吹干并称重。精清洗，最后用滤纸吸干试样表面酒精并用冷风吹干试样，将制作好的试样置干燥器中放置待用。试验时，再将试样取出称重、测量。按油田实际腐蚀介质含量用分析纯化学试剂配置试验溶液，用高纯氮气(N 2)除氧 14小时以上以后开始通气、升温，试验相关

环境下的套管钢腐蚀与防护工程，再用蒸馏水冲洗、丙酮除油、酒

1试验方法1.1试验材料试验材料为特级抗SSC套管钢

材料 SM 80SS。其化学成分见表 1。然后将其注入高温高压釜并密封。

1.2试验仪器试验所用高温高压釜为美国最高工作压力为35MPa、最高工作温度为 350℃的动/静态高温高压釜，该仪器具有自动控温、控压、调速、计时和同步显示功能。腐蚀产物微观形貌、组成元素分析仪器为英国 Leica集团剑桥厂生产的 S-360型扫描电子显微镜 (SEM)和 NSS-300型 X射线能谱 (EDS)试样表面腐蚀产物膜组仪，成物质及其结构分析仪器为日本理学 D/ M A X - 2 4 0 0型 X射线衍射 (XRD)试样重量称量用仪器为仪， FR-300 MKⅡ型电子天平，精度为 0.1mg。

等溶液温度升到 CORTEST公司提供的体积为 5L、参数具体见表 2,试验时间为3天。试验系统总压为 30MPa,各气体分压等于系统总压与各气体分压 (体积)百分数的乘积。试验结束后，按下述配方配3

该标准具所需温度后再开始计算试验时间，蚀的严重程度做出判断，

2试

验结果与分析2.1 CO2分压的影响结果与分析试验中，CO 2分压(P CO 2)变分数为 0.16%,其余压力由 N 2压力补充，温度为 90℃,氯离子浓度 Cl -为 50g/L,Ca 2+、Mg 2+浓度溶液体积为 C(Ca2++Mg2+)为20g/L, 4升。 2.1.1平均腐蚀速率变化规律分析表 4为不同 PCO2下 SM 80SS钢的平均腐蚀速率(CR)大小，从中可以看出，SM80SS钢的CR在不同表 3 NACE RP0775标准对平均

制除膜液：盐酸(比重 1.19g/cm )化见表 4,硫化氢分压(P H2S )百 1升，三氧化二锑 20g,氯化亚锡 50g。常温、常压下将腐蚀试样和空白试样(即未进行腐蚀试验的试样，用于修正除膜时酸对膜下金属腐蚀造成的额外腐蚀而引起的失重误差)置于除膜液中搅拌直至腐蚀产物清除干净；酸洗后，将试样用蒸馏水冲洗干净，再放入饱和碳酸氢钠溶液中浸泡 2~3

1.3试验方法试验前，将 30× 15× 4mm表1成分含量 C 0.25 Mn 0.41

特级抗硫 SM 80SS套管钢化学成分(%)Si 0.22 P S Cr Mo 0.32 Ni V Ti

腐蚀程度的规定分类轻度腐蚀中度腐蚀严重腐蚀极严重腐蚀均匀腐蚀速率(mm/a)<0.025 0.025~0.125 0.125~0.254>0.254

0.006 0.006 1.01

0.030 0.006 0.024

表2试验条件含量

模拟溶液中腐蚀介质含量及变化范围PCO2(%) 5~35 PH2S(%) 0.16 T(℃) 90 CCl- (g/L) 50 (Ca2++Mg2+) (g/L) 20(15Ca+5Mg )2+ 2+

全面腐蚀控制第 23卷第 8期 2009年 8月

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腐蚀研究 C orrosion Research

PCO2下都比较大，且随着 PCO2的增大，其 CR呈逐渐增大趋势，其中要比 PCO2%为最大值 35%时的 CR, 2.1.2腐蚀产物膜形貌分析观察试样表面腐蚀产物膜微观形貌发现，随着 PCO2的增大，腐蚀产物膜由较致密、有较多针孔的絮状变为颗粒粗大、较疏松的颗粒堆砌状 …… 此处隐藏：5451字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……