20CrMo抽油杆腐蚀机理研究啊(2)

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随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在其疲劳寿命上,对腐蚀研究很少。针对种情况,本文选用厂家提供的抽油杆作为基材,在疲劳实验的基础上,通过电化学实和静态挂片腐蚀实验,研究腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理。本文首先根疲劳实验机和抽油杆的配合要

中国石油人学（华东）硕士学位论文

第一章前言

１．１抽油杆的重要性

目前在多种采油方式中，机械采油最为重要，尤其是有杆抽油。有杆抽油是世界石

油工业传统的采油方式之一，也是迄今为止在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式。有杆抽油技术在我国石油开采中占有重要的地位。在我国各油田的生产井中大约有８０％是使用有杆抽油技术。全国各油田产液量的６０％、产油量的７５％是靠有杆抽油采出的。有杆抽油设备的能耗已占油田总能耗的三分之一左右。我国每年都要新增上千万米的抽油杆。对有杆泵来说．抽油杆作为地面抽油机和井下抽油泵的连接设备，在三抽（抽油机、抽油杆和抽油泵）设备中是一个重要的部位。它将抽油机的动力传递给井下抽油泵。抽油杆一旦发生断脱事故，将迫使整个油井停产，进行维修。维修期间的停产损失和维修成本，对油田来说是一笔巨大的经济损失【１１。因此，对抽油杆的失效做出正确的分析，找出抽油杆断裂原因，并能在其失效到来之前及时地做出反应，达到预防目的，对油田生产具有重要的意义。

１．２抽油杆的腐蚀疲劳

抽油杆的主要失效形式是腐蚀疲劳失效。抽油杆腐蚀疲劳是抽油杆在拉．拉交变应力及腐蚀介质的共同作用下产生的。腐蚀疲劳的断裂源一般在抽油杆的表面上形成，因为在拉应力的作用下，首先使抽油杆覆盖的保护层破裂；由于腐蚀环境的影响，破裂的局部开始电化学腐蚀形成腐蚀坑。任何腐蚀剂都能与交变应力联合作用产生腐蚀疲劳。文献【２吲均提到抽油杆腐蚀，可知抽油杆腐蚀是抽油杆发生疲劳断裂的源头。抽油杆服役环境中的氧、硫化氢、二氧化碳等腐蚀剂的存在，会加剧抽油杆的腐蚀。在长期的经受拉．拉交变应力，以及环境腐蚀的协同作用，抽油杆极易发生腐蚀疲劳。

在应力的作用下，腐蚀坑处产生应力集中，形成疲劳裂纹源。由于抽油杆在腐蚀过程中产生腐蚀坑以及其他的表面损伤，使疲劳裂纹萌生所需要的时间及循环次数均减少。另外由于腐蚀的影响，还使疲劳裂纹的扩展速率增加，疲劳寿命降低。腐蚀疲劳断口的形貌特征与一般疲劳断口的形貌特征相似，除在断口上能够观察到疲劳断口形貌特征以外，同时又能够观察到腐蚀或应力腐蚀断口的特征。腐蚀疲劳断口上出现的腐蚀产物，为抽油杆失效分析提供了一条途径。对抽油杆断口表面的腐蚀产物进行成分分析，

随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在其疲劳寿命上,对腐蚀研究很少。针对种情况,本文选用厂家提供的抽油杆作为基材,在疲劳实验的基础上,通过电化学实和静态挂片腐蚀实验,研究腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理。本文首先根疲劳实验机和抽油杆的配合要

第一章前言

是抽油杆腐蚀疲劳失效分析的常用分析方法之一。

我国大部分油田进入开发中后期，常常采用注水等增产措施，且油田的回注水基本

上都是污水直接回注，使抽油杆工作环境中的各种离子大幅度增加。抽油杆的工作环境比较恶劣，产出水的矿化度较高，尤其是富含Ｃｌ‘，使得钢的腐蚀速率大幅度提高。同时由于井液中含有ｃ０２和Ｈ２ｓ等酸性气体，使得井液呈弱酸性，金属表面不能有效形成起保护作用的钝化膜，从而加剧了腐蚀。在腐蚀介质的作用下，局部发生化学侵蚀形成腐蚀坑，腐蚀坑内的局部含酸高，又加剧了腐蚀的进行。腐蚀坑处产生应力集中，形成腐蚀疲劳裂纹源。在交变应力的作用下，裂纹不断扩展，导致了抽油杆杆体的有效端面减少，最终发生断裂。

１．３抽油杆的腐蚀形式

抽油杆根据工作环境的不同，常有以下几种腐蚀形式【９１。包括溶解二氧化碳腐蚀、

氧腐蚀、硫化氢腐蚀及硫酸盐还原菌腐蚀等。

１。３．１二氧化碳腐蚀

（１）二氧化碳腐蚀现状

二氧化碳对抽油杆腐蚀有重要的影响【协１１１。ＡＰＩ将二氧化碳腐蚀定义为甜腐蚀或无

硫腐蚀。油田二氧化碳来自于天然气、油气田伴生气、开采石油注入的二氧化碳和采出水中Ｈｃ０３。减压升温过程中分解放出的二氧化碳以及来自水体或土壤中的有机物质进行生物氧化分解产生的二氧化碳。二氧化碳一般不会造成应力腐蚀，主要是局部腐蚀【１２１。在含有二氧化碳的油气环境中，钢铁表面覆盖着的腐蚀产物膜Ｆｃｃ０３，Ｃａｃ０３等的不均一性和破损，导致二氧化碳局部腐蚀，造成严重穿孔。二氧化碳溶于水，对钢铁的腐蚀比盐酸还要严重。

ｌ９２５年，ＡＰＩ首次提出二氧化碳腐蚀的概念。ｌ９４３年首次发现Ｔｅｘａｓ油田气井中

的油管腐蚀为二氧化碳腐蚀。ＬｉｔｔｌｅＣｒｅｅｋ油田实施二氧化碳驱油实验期间，在无任何抑制二氧化碳腐蚀的情况下，不到５个月采油井油管腐蚀穿孔，腐蚀速率为１２．７删州ａ。２０世纪６０年代到８０年代，美国研究预防二氧化碳腐蚀达到高峰，在这段时期，一项关于极苛刻二氧化碳条件下的腐蚀研究推动了大型二氧化碳驱油工程和开采二氧化碳工程的应用，Ｅｘｘｏｎ和Ａｍｏｃｏ在Ｔｅｘ弱的二氧化碳油气井因此而受益。１９８４年，美国腐蚀工程师协会（ＮＡＣＥ）出版了《石油天然气生产中二氧化碳腐蚀的控制及天然气管

随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在其疲劳寿命上,对腐蚀研究很少。针对种情况,本文选用厂家提供的抽油杆作为基材,在疲劳实验的基础上,通过电化学实和静态挂片腐蚀实验,研究腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理。本文首先根疲劳实验机和抽油杆的配合要

中国石油大学（华东）硕上学位论文

线和气井系统二氧化碳腐蚀的监测》的二氧化碳腐蚀与控制的专著。１９５８年，ＡＰＩ出版了《石油天然气井设备腐蚀》，１９９０年再版时增加了二氧化碳腐蚀一章。

１９７５年，北海挪威Ｅｋｏ矗ｓｋ油田基兰德平台ＡＰＩｘ５２高温立管，由于原油中含有

１．５％～３％二氧化碳及６％～８％的氯离子，同时由于处于飞溅区，所以投产两个月，被腐蚀的薄如纸张，导致严重的爆炸、燃烧和人身伤亡事故。

１９８８年，英国帕尔波．阿尔法平台油管因为腐蚀 …… 此处隐藏：2155字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……