宝钢抗CO腐蚀油套管技术

不同材质油套管钢的CO_2腐蚀行为谢涛;林海;许杰;窦蓬;陈毅;刘海龙【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2017(46)1【摘要】目的不同管材的CO_2腐蚀行为存在差异,为优选经济型抗CO_2腐蚀材质油套管,探究不同腐蚀条件下常规管材的CO_2腐蚀特征。

方法以实际油田的地层水样为腐蚀介质,在高温高压的条件下,对不同材质的油套管进行模拟实验。

利用X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌特征,研究CO_2分压、温度、测试时间对油套管腐蚀速率的影响规律。

结果随着CO_2分压的增加,普通碳钢和低Cr钢的腐蚀速率显著变化,当CO_2分压为0.3 MPa时,普通碳钢腐蚀速率为2.2021 mm/a,而13Cr的腐蚀速率很低,仅为0.1052 mm/a,未表现出明显的规律;腐蚀速率随着温度的升高呈先增加后降低的变化规律,N80,1Cr钢的腐蚀速率远高于13Cr钢;在较短的测试周期内,N80,1Cr,3Cr油套管钢的腐蚀速率略有增加,随着测试周期持续增加,油套管钢的腐蚀速率明显下降;从腐蚀形貌来看,普通碳钢试样的腐蚀程度严重,以均匀腐蚀为主,1Cr,3Cr钢表面存在少量的局部浅斑,以局部腐蚀为主;13Cr材质钢的表面平整,有光泽且无点蚀,腐蚀程度轻微。

结论普通碳钢的腐蚀速率对CO_2分压的影响比含Cr合金材质钢更敏感,温度和测试周期均对金属表面的腐蚀产物产生影响,随着温度和测试周期的持续增加,金属表面形成Fe CO3保护膜,含Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,抑制油套管的腐蚀速率,研究成果对CO_2腐蚀环境中的油套管选材具有理论指导意义。

【总页数】7页(P211-217)【关键词】CO2腐蚀;腐蚀速率;腐蚀形貌;影响因素;耐腐蚀性;油套管【作者】谢涛;林海;许杰;窦蓬;陈毅;刘海龙【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司【正文语种】中文【中图分类】TG174【相关文献】1.油套管钢在CO_2饱和的聚胺完井液中的腐蚀及缓蚀性能研究 [J], 荣沙沙;艾俊哲;陈以周2.不同温度下H_2S/CO_2腐蚀产物膜对T95套管腐蚀行为的影响 [J], 范亚萍;周怡诺3.N80油套管钢CO_2腐蚀的研究进展 [J], 何庆龙;孟惠民;俞宏英;樊自拴;王旭东;孙冬柏4.几种因素对油套管钢CO_2腐蚀行为影响 [J], 李建平;赵国仙;郝士明5.油套管钢长周期CO_2腐蚀速率的测试及准确计算方法 [J], 闫伟;邓金根;袁俊亮;朱培珂;秦飞翔因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

CO2腐蚀环境下油套管防腐技术摘要：研究了CO2对油管的腐蚀机理、特征及影响因素，并提出了使用耐蚀合金管材、涂镀层管材、注入缓蚀剂、阴极保护和使用普通碳钢等五类防腐技术，可有效延缓气体对油套管的腐蚀、预防套管漏失的发生。

关键词：CO2腐蚀电化学腐蚀影响因素防腐蚀技术CO2气体溶于水中形成碳酸后引起电化学腐蚀，如不及时采取有效措施，将导致油套管的严重破坏甚至油井报废。

CO2对油、套管的腐蚀是油田开发的一个亟待解决的重要课题。

一、CO2的腐蚀机理CO2对金属的腐蚀主要表现为电化学腐蚀，即CO2溶解于水生成碳酸后引起的电化学腐蚀，其化学反应式主要为CO2+H2O H2CO3Fe+ H2CO3 FeCO3+H2水中溶解了CO2使pH值降低，呈酸性，碳酸对钢材发生极化腐蚀。

随着碳酸的增多，溶液酸性增加，加快了钢铁的腐蚀速度。

CO2对碳钢的腐蚀为管内腐蚀，表现为3种腐蚀形式：均匀腐蚀、冲刷腐蚀和坑蚀，其产物为FeCO3和Fe3CO4。

在一定条件下，水汽凝结在管面形成水膜，CO2溶解并吸附在管面，使金属发生均匀的极化腐蚀。

管柱内的高速气流冲刷带走腐蚀物，使得金属表面不断裸露，腐蚀加速。

腐蚀产物FeCO3和Fe3CO4在金属表面形成保护膜，但这种膜生成的很不均匀，易破损，出现典型的坑点腐蚀，蚀坑常为半球形深坑。

CO2生产井的腐蚀部位主要集中在管串的上部位置及内壁，这是因为井筒的中上部位压力低、井温低，凝析水易产出，与CO2作用生成腐蚀介质H2CO3的浓度高，随着气体流动，酸液以液滴形式附着在管内壁上形成局部的严重蚀坑蚀洞，造成了油套管的腐蚀现象。

二、影响因素（1）CO2分压。

在影响CO2腐蚀速率的各个因素中，CO2分压起着决定性的作用，它直接影响CO2在腐蚀介质中的溶解度和溶液的酸度，即溶液的酸度和腐蚀速度皆随CO2分压的增大而增加。

在气井中，当CO2的分压大于0.2MPa 时，将发生腐蚀，分压小于0.021MPa时，腐蚀可以忽略不计。

经济型抗CO2腐蚀油套管用低合金钢的研究张忠铧,孙中渠,黄子阳,郭金宝(宝钢股份公司　技术中心,上海　201900) 摘要:在油套管C O2腐蚀失效分析基础上,研究了不同成分和组织钢在模拟不同油田采出液介质中的抗C O2腐蚀性能和腐蚀行为。

针对油田特定的腐蚀环境,优选出抗C O2、Cl-腐蚀性能良好的经济型低合金钢种。

关键词:二氧化碳;腐蚀;低合金钢中图分类号:TG142.33　文献标识码:B　文章编号:1008-0716(2002)04-0037-04R esearch of Low Alloyed Steel for Oil Well Pipeswith H igh Wet CO2Corrosion R esistanceZHANG Zhong2hua　SUN Zhong2qu　HUANG Zi2yang　GUO J in2bao(B aosteel T echnology Center,Shanghai China,201900) Abstract:C orrosion behavior of steels with different chemical com positions and microstructures of oil well pipes in high wet C O2gas environment has been investigated in this paper.Based on the characteris2 tics of its corrosion damage in the oil wells,low alloyed steels with high C O2and Cl-corrosion resistance in the rotary immersion are developed.K ey Words:Carbon dioxide;C orrosion;Low alloyed steel 二氧化碳腐蚀是世界石油工业中普遍存在的一种常见的腐蚀类型,也是困扰我国油气工业发展的一个极为突出的问题[1,2]。

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问题讨论CO2对油气管材的腐蚀规律及国内外研究进展张忠铧郭金宝(宝钢研究院)摘要阐述了石油天然气工业中CO2腐蚀的危害、腐蚀机理以及影响因素和规律,分析了国内外研究CO2腐蚀的水平和趋势,探讨了宝钢开发抗C O2腐蚀油管的思路和前景。

关键词二氧化碳腐蚀油管Law of C O2C orrosion of Oil Country TubularGoods and the Study of Its Progress at Home and AbroadZhang Zhonghua Guo Jinbao(Baosteel Research Institute)ABSTRACT The article describes the harm,mechanism,influencing factors and la w of C O2corro-sion in oil and gas industry,analyses the level and tendency of C O2corrosion at home and abroad,and dis-cusses the thinking and prospect for Baosteel to develop CO2-resistant oil country tubular goods as well.Key Words Carbon dioxide Corrosion Oil country tubular goods1前言CO2腐蚀是世界石油工业中一种常见的腐蚀类型,也是困扰我国油气工业发展的一个极为突出的问题。

我国相当一些主力油田CO2含量很高,塔里木、长庆、四川、华北等油田都已面临严重的CO2腐蚀危害,而且随着油井含水量愈来愈高、深层含CO2油气层的开发日益增多、注CO2强化采油工艺的普遍推广,油田的CO2腐蚀问题将越来越突出,并将会继含硫油气的腐蚀防护研究之后,成为今后油田及油管生产厂家的一个急需解决的重要课题。

宝山钢铁股份有限公司企业暂行供货技术条件经济型抗CO2和CO2+H2S腐蚀油套管BZJ 263-20091 范围本暂行供货技术条件规定了宝钢经济型抗CO2和CO2+H2S腐蚀油套管的尺寸、重量、技术要求、检验与试验、标志和其他技术条件。

本暂行供货技术条件适用于宝山钢铁股份有限公司生产的适合中度或轻度CO2腐蚀环境或CO2、H2S复合环境腐蚀情况下的经济型无缝油套管（以下简称钢管）。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本暂行供货技术条件的引用而成为本暂行供货技术条件的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本暂行供货技术条件，然而，鼓励根据本暂行供货技术条件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本暂行供货技术条件。

API SPEC 5CT-2005 套管和油管规范ISO 11960:2004 石油天然气工业——油气井套管或油管用钢管NACE TM 0177-2005 金属在H2S环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂实验室试验3 术语、定义、符号和缩略语如无特别说明，本标准采用的术语、定义、符号和缩略语与API SPEC 5CT/ISO 11960中规定一致。

4 尺寸和重量4.1 尺寸钢管的可供规格为外径60.32mm～177.80mm（2-3/8″～7″），壁厚 4.83mm～15.88mm（0.190″～0.625″）。

应由供需双方协商确定具体尺寸规格。

4.2 重量钢管的重量应符合API SPEC 5CT/ISO 11960的要求。

4.3 螺纹若无特别规定，采用API SPEC 5CT/ISO 11960规定的螺纹。

根据需方要求，经供需双方协商，并在合同中注明，也可采用特殊螺纹（见表8）。

5 技术要求5.1 化学成分钢管的钢级和化学成分(熔炼分析和成品分析)应符合表1的规定。

5.2 制造方法钢应采用电炉或氧气转炉冶炼，若需方无特别指定，则冶炼方法由供方确定。