一、概述石(shi)油(you)工業
石(shi)油工(gong)業(ye)是由(you)石(shi)油勘探,鉆井,開發(fa),采(cai)油,油氣集輸(shu),油氣處理,油氣儲存、運輸(shu)、石(shi)油煉制等環(huan)節組成的。由(you)于石(shi)油工(gong)業(ye)中的特殊環(huan)境(jing),采(cai)用的材料(liao)幾乎都是金屬,而(er)且金屬設備在(zai)每一個環(huan)節都存在(zai)腐蝕(shi)現象(xiang)。
石油(you)工業(ye)中的設備:
油氣井(jing)(jing)設備:鉆具(ju)、鉆桿、井(jing)(jing)筒、套管(guan)和井(jing)(jing)口裝(zhuang)置。
集輸設備(bei):輸油氣管(guan)線、回注管(guan)線、閥門、壓力(li)容器和儲(chu)罐。
煉化(hua)(hua)設備:常減(jian)壓裝置(zhi)、催化(hua)(hua)裂(lie)化(hua)(hua)裝置(zhi)、延遲焦化(hua)(hua)裝置(zhi)、催化(hua)(hua)重(zhong)整裝置(zhi)、制氫裝置(zhi)等。
二、石油(you)工業中的(de)腐蝕現(xian)狀(zhuang)與危害
石油(you)產(chan)業中的(de)腐蝕造成(cheng)的(de)經濟損失(shi)越占(zhan)產(chan)值的(de)6%。腐蝕事件頻(pin)繁發生 。
某油(you)田(小型油(you)田)1993年有400多口油(you)井(jing)因(yin)井(jing)下管柱(zhu)或共居的腐(fu)蝕(shi)而頻繁停產作業,100多口注水井(jing)套(tao)管因(yin)腐(fu)蝕(shi)穿孔(kong),更換注水井(jing)套(tao)管耗費(fei)3950萬元。
勝利油(you)田某油(you)區金屬集輸管道均(jun)勻腐蝕速度高達14mm/a,嚴重的不到半年(nian)就(jiu)(jiu)穿孔,造(zao)成大量(liang)油(you)水外(wai)泄,大面積(ji)污染環境(jing),不到兩年(nian)就(jiu)(jiu)被迫全部更新。
石油工業(ye)的(de)腐蝕還會導致嚴重(zhong)的(de)環境(jing)污染(ran),例如1994年俄羅斯(si)的(de)集輸管線(xian)破裂(lie),原油泄漏(lou),導致嚴重(zhong)的(de)環境(jing)污染(ran)。
我國有相當多的(de)油氣構造(zao)含有CO2 ,如華北油田(tian)留路(lu)地區伴生氣中CO2平均含量達42%,該區塊自1984年4月開采到1985年7月,就有3口高(gao)產井因油管(guan)和套管(guan)受CO2腐(fu)蝕而(er)報(bao)廢,直接經(jing)濟損(sun)失上千萬元。從穿(chuan)孔的(de)形(xing)(xing)(xing)狀看,大部分呈(cheng)圓形(xing)(xing)(xing)或橢(tuo)圓形(xing)(xing)(xing),外小內(nei)大,呈(cheng)八字形(xing)(xing)(xing),說明油管(guan)的(de)腐(fu)蝕是從管(guan)內(nei)開始的(de)。
三、酸性氣田中(zhong)的鉆井系(xi)統的腐蝕
A、腐蝕環境
腐蝕的對象:油管、套管、井下工具。 腐蝕性物質:CO2、H2S和(he)采出水(shui)、微生物。
腐蝕介質(zhi):腐蝕介質(zhi)包含大氣、鉆(zhan)井液和(he)地(di)層產(chan)出。H2S、CO2、O2、Cl-和(he)水分是主要腐蝕物質(zhi)。
B、腐蝕類型(xing):
1. 一般(ban)電化學(xue)腐蝕(shi);
2. 由于抽油桿(gan)、活塞、閥等是處于運動狀態,因此遭受嚴重的(de)磨損(sun)腐蝕(shi)(shi)。在含(han)水高又含(han)較高的(de)H2S的(de)油井(jing)中(zhong),由于腐蝕(shi)(shi)疲勞、氫脆、應力腐蝕(shi)(shi)等原因,經常出(chu)現抽油桿(gan)的(de)斷(duan)裂;
a. 氧氣造(zao)成的腐蝕
氧的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)受氧濃度、溫度、pH值等因素的(de)(de)制(zhi)約(yue)。單(dan)一(yi)的(de)(de)氧腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)(shi)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi),大氣中的(de)(de)鉆(zhan)井設備(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)就是(shi)(shi)氧腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)典型(xing)代(dai)表(biao)。飽和(he)鹽水鉆(zhan)井液中含(han)溶解氧量少,其腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)弱。
b. 硫化氫(qing)造成(cheng)的(de)腐蝕(shi),硫化氫(qing)腐蝕(shi)表現的(de)形式(shi)有(you)以下(xia)幾種:
①. 電化學腐蝕。
②. 氫誘發裂紋(HIC)和氫鼓泡(HB) 。
HIC:金屬(shu)表面空隙(xi)中含有過高的氫,造成金屬(shu)表面出現裂紋。
HB:由于金屬(shu)中過高的氫(qing)內壓使(shi)金屬(shu)在表面或(huo)表面下面形成鼓泡的現象。
③. 硫化物(wu)應(ying)力開(kai)裂(SSCC)。
干硫化氫(qing)(qing)無腐蝕性,硫化氫(qing)(qing)濃(nong)度200-400mg/L時腐蝕速率最大、氯離子、二氧化碳等有(you)促進(jin)作用、酸性溶液(ye)中明顯 。
c. 二氧(yang)化碳造成的腐蝕(shi)
干二(er)氧化碳是(shi)一種非腐(fu)蝕性氣體(ti).但是(shi)當存在水時,水與(yu)二(er)氧化碳反應生成(cheng)碳酸,引起腐(fu)蝕作用。碳酸與(yu)鐵反應生成(cheng)碳酸鐵,管材(cai)成(cheng)片狀脫(tuo)落,減少管壁厚度。
二氧(yang)化碳分壓:0.021MPa以(yi)下腐蝕(shi)很輕微,溫度:60℃以(yi)下,無(wu)保護性(xing)產物(wu)膜生成,60~110 ℃,易出現局部腐蝕(shi),150 ℃以(yi)上(shang),腐蝕(shi)速(su)率下降。 CO2/H2S分壓比:小于500,硫化氫腐蝕(shi)為主(zhu),大(da)于500,二氧(yang)化碳腐蝕(shi)為主(zhu) 。
四、鉆井液造(zao)成的腐(fu)蝕
降(jiang)低鉆井液(ye)的腐蝕(shi)性方(fang)法主(zhu)要有(you):1. 添加除氧劑 、2. 添加緩(huan)蝕(shi)劑、3. 添加除硫劑 、4. 提高(gao)pH值、5. 消除腐蝕(shi)環境
五、集(ji)輸管(guan)線的外腐(fu)蝕(shi)
集輸站外(wai)埋地(di)管線、沿(yan)線土壤的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性及沿(yan)線防腐(fu)(fu)保溫結構的(de)施工質量差、老化破損等導致管線外(wai)腐(fu)(fu)蝕(shi)。
管線外(wai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的原因如下: 1. 土(tu)壤腐(fu)蝕(shi)(shi)性;2. 土(tu)壤的宏電池腐(fu)蝕(shi)(shi);3. 保溫層破(po)壞;4. 防腐(fu)層質量差;5. 細(xi)菌。
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