一、概述石油工(gong)業
石油(you)工業是由(you)石油(you)勘探,鉆(zhan)井(jing),開發,采(cai)油(you),油(you)氣集輸,油(you)氣處理,油(you)氣儲存(cun)、運輸、石油(you)煉(lian)制等環節組成(cheng)的。由(you)于石油(you)工業中(zhong)的特殊環境,采(cai)用的材(cai)料(liao)幾乎都是金屬,而且金屬設備(bei)在每一個環節都存(cun)在腐(fu)蝕(shi)現象。
石油工業中的設備:
油氣井設備(bei):鉆具、鉆桿、井筒、套管和(he)井口裝置。
集輸設備(bei):輸油氣管線、回注管線、閥門、壓力容器(qi)和儲罐。
煉化(hua)設備:常減(jian)壓裝置、催化(hua)裂化(hua)裝置、延遲焦(jiao)化(hua)裝置、催化(hua)重整裝置、制氫裝置等(deng)。
二、石(shi)油工業中的腐(fu)蝕現狀與危害
石油(you)產(chan)業(ye)中(zhong)的(de)(de)腐蝕造成的(de)(de)經濟損失越占產(chan)值的(de)(de)6%。腐蝕事(shi)件頻繁發生 。
某油(you)田(tian)(小型油(you)田(tian))1993年有400多口油(you)井因井下管柱或共居的腐(fu)蝕而頻繁(fan)停(ting)產作業,100多口注水井套(tao)管因腐(fu)蝕穿(chuan)孔,更換注水井套(tao)管耗費3950萬(wan)元。
勝利油(you)(you)田某(mou)油(you)(you)區金屬集輸管道均勻腐蝕速(su)度高達14mm/a,嚴重的不(bu)到半年就穿孔,造成大(da)量油(you)(you)水(shui)外泄(xie),大(da)面積污染環境,不(bu)到兩(liang)年就被迫全部更(geng)新。
石油工業的腐蝕(shi)還會導(dao)致嚴重的環境污(wu)染,例(li)如1994年俄羅(luo)斯的集(ji)輸管(guan)線破裂,原油泄漏,導(dao)致嚴重的環境污(wu)染。
我(wo)國(guo)有相當多的(de)(de)油(you)氣構造含有CO2 ,如華北油(you)田(tian)留路地(di)區(qu)伴(ban)生氣中CO2平均含量達42%,該(gai)區(qu)塊自1984年(nian)4月開采到(dao)1985年(nian)7月,就有3口高產井因油(you)管和套(tao)管受CO2腐蝕(shi)而報廢,直(zhi)接經(jing)濟損失上千萬(wan)元。從穿孔的(de)(de)形(xing)狀看(kan),大(da)部分呈圓(yuan)形(xing)或橢圓(yuan)形(xing),外小內大(da),呈八(ba)字形(xing),說(shuo)明油(you)管的(de)(de)腐蝕(shi)是從管內開始的(de)(de)。
三、酸性氣(qi)田中(zhong)的鉆井系統的腐蝕
A、腐蝕環境
腐(fu)蝕的對象(xiang):油管、套(tao)管、井下工具。 腐(fu)蝕性物質:CO2、H2S和采(cai)出水、微(wei)生物。
腐(fu)蝕介質:腐(fu)蝕介質包含大(da)氣、鉆井液和地層產出。H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要(yao)腐(fu)蝕物質。
B、腐蝕類型:
1. 一般電化學腐蝕;
2. 由于抽(chou)油桿(gan)、活塞、閥等是處于運動狀態,因(yin)此遭受嚴重(zhong)的磨損腐(fu)蝕。在含水高又含較高的H2S的油井中,由于腐(fu)蝕疲勞、氫脆、應力腐(fu)蝕等原因(yin),經常出現抽(chou)油桿(gan)的斷裂;
a. 氧氣(qi)造成(cheng)的腐蝕
氧(yang)(yang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)受氧(yang)(yang)濃度、溫度、pH值(zhi)等(deng)因素的(de)(de)制約(yue)。單一的(de)(de)氧(yang)(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)是均勻腐(fu)(fu)蝕(shi),大氣中的(de)(de)鉆(zhan)井設備腐(fu)(fu)蝕(shi)就是氧(yang)(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)典型代表。飽和鹽水鉆(zhan)井液中含溶解氧(yang)(yang)量少,其腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)弱(ruo)。
b. 硫(liu)化氫造成的腐蝕,硫(liu)化氫腐蝕表現的形式有以下幾種:
①. 電化學腐蝕。
②. 氫(qing)誘發裂紋(HIC)和氫(qing)鼓泡(pao)(HB) 。
HIC:金屬(shu)表面空隙中含(han)有過(guo)高的氫,造成(cheng)金屬(shu)表面出現裂紋。
HB:由于金屬(shu)中過高(gao)的氫(qing)內(nei)壓(ya)使金屬(shu)在(zai)表面或表面下面形成鼓泡(pao)的現象。
③. 硫化物應力開裂(SSCC)。
干硫化(hua)氫無腐蝕性(xing),硫化(hua)氫濃度200-400mg/L時腐蝕速率最大(da)、氯離子、二氧化(hua)碳等有(you)促進(jin)作用、酸(suan)性(xing)溶液(ye)中明顯 。
c. 二氧化碳(tan)造成的腐蝕
干二(er)氧化(hua)碳是(shi)一種(zhong)非腐蝕性氣體.但是(shi)當存(cun)在(zai)水時(shi),水與二(er)氧化(hua)碳反應(ying)生成(cheng)碳酸(suan)(suan),引(yin)起腐蝕作用。碳酸(suan)(suan)與鐵(tie)反應(ying)生成(cheng)碳酸(suan)(suan)鐵(tie),管(guan)材成(cheng)片狀(zhuang)脫落,減(jian)少(shao)管(guan)壁厚度。
二氧(yang)化(hua)碳(tan)分(fen)壓:0.021MPa以下腐蝕(shi)很輕微,溫度:60℃以下,無保護性(xing)產物膜(mo)生(sheng)成,60~110 ℃,易出現(xian)局部腐蝕(shi),150 ℃以上,腐蝕(shi)速率下降。 CO2/H2S分(fen)壓比:小于500,硫化(hua)氫腐蝕(shi)為主,大于500,二氧(yang)化(hua)碳(tan)腐蝕(shi)為主 。
四、鉆井液造成的腐蝕
降(jiang)低(di)鉆井(jing)液的腐蝕(shi)(shi)性方法(fa)主要有:1. 添加除(chu)氧(yang)劑(ji) 、2. 添加緩蝕(shi)(shi)劑(ji)、3. 添加除(chu)硫劑(ji) 、4. 提(ti)高pH值、5. 消除(chu)腐蝕(shi)(shi)環境
五、集(ji)輸管線的外腐蝕
集輸站外埋地管線(xian)(xian)、沿線(xian)(xian)土壤的腐(fu)(fu)蝕性及沿線(xian)(xian)防腐(fu)(fu)保溫結構的施(shi)工質量差(cha)、老化破損等導(dao)致管線(xian)(xian)外腐(fu)(fu)蝕。
管(guan)線外(wai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)原(yuan)因如下: 1. 土壤腐(fu)(fu)蝕(shi)性;2. 土壤的(de)(de)宏電池腐(fu)(fu)蝕(shi);3. 保溫層(ceng)破壞;4. 防腐(fu)(fu)層(ceng)質量差;5. 細菌。
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