一、概述石(shi)油(you)工業
石油(you)工(gong)業(ye)是(shi)由石油(you)勘探,鉆井,開(kai)發,采油(you),油(you)氣(qi)集輸,油(you)氣(qi)處理,油(you)氣(qi)儲存、運輸、石油(you)煉制等環節組成的。由于石油(you)工(gong)業(ye)中的特殊環境,采用的材料幾(ji)乎都(dou)是(shi)金屬(shu),而且金屬(shu)設備在每一個(ge)環節都(dou)存在腐蝕現象。
石油(you)工(gong)業中的設備:
油(you)氣井(jing)設備:鉆(zhan)具、鉆(zhan)桿、井(jing)筒、套(tao)管和井(jing)口裝置。
集(ji)輸設備(bei):輸油氣管線、回注管線、閥門、壓(ya)力容器和儲罐。
煉化設(she)備:常減(jian)壓裝(zhuang)置、催化裂化裝(zhuang)置、延遲焦化裝(zhuang)置、催化重(zhong)整裝(zhuang)置、制氫裝(zhuang)置等。
二、石油工業中(zhong)的腐蝕現狀與危(wei)害
石(shi)油(you)產業中的腐(fu)蝕造成的經(jing)濟損失越(yue)占產值的6%。腐(fu)蝕事件(jian)頻繁發生 。
某油(you)田(小型(xing)油(you)田)1993年有400多口(kou)油(you)井因(yin)井下管(guan)柱或共居(ju)的腐(fu)蝕(shi)而頻繁停產作業,100多口(kou)注水井套管(guan)因(yin)腐(fu)蝕(shi)穿(chuan)孔,更換(huan)注水井套管(guan)耗費(fei)3950萬(wan)元。
勝利油(you)(you)田某油(you)(you)區金(jin)屬集輸管道均(jun)勻(yun)腐蝕速度高達14mm/a,嚴(yan)重(zhong)的不到半年就穿(chuan)孔,造成大量油(you)(you)水外泄,大面積(ji)污染環境,不到兩年就被(bei)迫全部更新。
石油工業的腐蝕(shi)還會導(dao)致(zhi)嚴重(zhong)的環境污染(ran),例如1994年俄羅斯的集輸(shu)管線破裂,原油泄漏,導(dao)致(zhi)嚴重(zhong)的環境污染(ran)。
我國有(you)(you)相當(dang)多的(de)油氣構造(zao)含有(you)(you)CO2 ,如華(hua)北油田留路地區伴(ban)生氣中CO2平均含量達42%,該區塊自(zi)1984年4月開采到(dao)1985年7月,就有(you)(you)3口(kou)高(gao)產井因油管和(he)套管受(shou)CO2腐(fu)蝕而(er)報廢,直接經濟損失上千萬元。從穿孔(kong)的(de)形(xing)狀看(kan),大部分呈圓形(xing)或橢圓形(xing),外小內大,呈八(ba)字(zi)形(xing),說明油管的(de)腐(fu)蝕是從管內開始的(de)。
三、酸性氣田(tian)中的鉆井系統的腐(fu)蝕
A、腐蝕環境
腐(fu)蝕的對(dui)象:油管、套管、井下(xia)工具。 腐(fu)蝕性物質:CO2、H2S和采出水、微生(sheng)物。
腐蝕(shi)介(jie)質(zhi):腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)包(bao)含大氣、鉆井液和(he)地層產出。H2S、CO2、O2、Cl-和(he)水(shui)分是主要腐蝕(shi)物質(zhi)。
B、腐蝕類型:
1. 一般電化學腐蝕;
2. 由(you)于抽油桿(gan)、活塞、閥等是處于運動狀態,因(yin)(yin)此遭受嚴重的(de)磨損腐(fu)蝕。在含水高(gao)又含較高(gao)的(de)H2S的(de)油井中,由(you)于腐(fu)蝕疲(pi)勞、氫脆、應力腐(fu)蝕等原因(yin)(yin),經常出現抽油桿(gan)的(de)斷(duan)裂(lie);
a. 氧氣(qi)造成的(de)腐(fu)蝕
氧的腐(fu)蝕性受(shou)氧濃度、溫度、pH值等因素(su)的制約。單一的氧腐(fu)蝕是(shi)均勻腐(fu)蝕,大氣中的鉆(zhan)井設備腐(fu)蝕就(jiu)是(shi)氧腐(fu)蝕的典型代表。飽和(he)鹽水鉆(zhan)井液中含溶解氧量(liang)少,其腐(fu)蝕性弱。
b. 硫化氫造成(cheng)的(de)腐(fu)蝕(shi),硫化氫腐(fu)蝕(shi)表現的(de)形式有以下幾種(zhong):
①. 電化學腐(fu)蝕。
②. 氫(qing)誘發裂紋(wen)(HIC)和氫(qing)鼓泡(HB) 。
HIC:金(jin)屬表面(mian)空隙中(zhong)含有過高(gao)的氫,造成金(jin)屬表面(mian)出(chu)現(xian)裂紋。
HB:由于金(jin)屬中(zhong)過高的氫內(nei)壓使金(jin)屬在表(biao)面(mian)(mian)或(huo)表(biao)面(mian)(mian)下(xia)面(mian)(mian)形成鼓泡的現象。
③. 硫化物應力(li)開裂(SSCC)。
干硫化氫無腐(fu)蝕性,硫化氫濃度(du)200-400mg/L時腐(fu)蝕速率最(zui)大、氯離子、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)有促進(jin)作(zuo)用(yong)、酸性溶液中明顯(xian) 。
c. 二氧化碳造成的腐蝕(shi)
干二(er)氧(yang)化碳(tan)是一(yi)種非腐蝕(shi)性(xing)氣體.但是當存(cun)在水時,水與二(er)氧(yang)化碳(tan)反應(ying)(ying)生成(cheng)碳(tan)酸,引起腐蝕(shi)作用。碳(tan)酸與鐵反應(ying)(ying)生成(cheng)碳(tan)酸鐵,管材成(cheng)片狀脫落,減少管壁(bi)厚度。
二氧(yang)化(hua)碳分壓:0.021MPa以(yi)下(xia)腐蝕(shi)(shi)很(hen)輕微,溫度(du):60℃以(yi)下(xia),無保護性產物(wu)膜生成,60~110 ℃,易(yi)出現局部(bu)腐蝕(shi)(shi),150 ℃以(yi)上,腐蝕(shi)(shi)速率(lv)下(xia)降。 CO2/H2S分壓比:小于500,硫化(hua)氫腐蝕(shi)(shi)為主,大于500,二氧(yang)化(hua)碳腐蝕(shi)(shi)為主 。
四、鉆井液造成的腐蝕
降低鉆(zhan)井(jing)液的腐蝕性方法(fa)主要(yao)有:1. 添加(jia)除氧劑 、2. 添加(jia)緩蝕劑、3. 添加(jia)除硫劑 、4. 提高pH值、5. 消除腐蝕環境
五(wu)、集輸管線的外腐蝕
集(ji)輸站(zhan)外(wai)埋地管線(xian)、沿(yan)線(xian)土壤的腐蝕性及沿(yan)線(xian)防腐保(bao)溫結構的施(shi)工質量差、老(lao)化破(po)損等導(dao)致(zhi)管線(xian)外(wai)腐蝕。
管線(xian)外(wai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的原因如(ru)下: 1. 土壤(rang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性;2. 土壤(rang)的宏電池(chi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi);3. 保(bao)溫層(ceng)破(po)壞;4. 防(fang)腐(fu)(fu)(fu)層(ceng)質量差;5. 細菌。
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