一、概述石油工業
石(shi)油(you)(you)工(gong)業(ye)是由石(shi)油(you)(you)勘探(tan),鉆井,開發(fa),采油(you)(you),油(you)(you)氣集輸,油(you)(you)氣處理,油(you)(you)氣儲存(cun)、運輸、石(shi)油(you)(you)煉制等(deng)環節(jie)組成的。由于石(shi)油(you)(you)工(gong)業(ye)中的特(te)殊環境,采用的材料幾乎都是金(jin)屬,而且金(jin)屬設備在每一個環節(jie)都存(cun)在腐蝕現象。
石油工業中(zhong)的設備:
油氣井設備:鉆具(ju)、鉆桿、井筒(tong)、套管(guan)和井口裝置。
集輸設備:輸油(you)氣管(guan)線(xian)、回注管(guan)線(xian)、閥門、壓力容(rong)器(qi)和(he)儲罐。
煉化(hua)設備:常減壓裝(zhuang)(zhuang)置、催化(hua)裂化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置、延遲焦化(hua)裝(zhuang)(zhuang)置、催化(hua)重整裝(zhuang)(zhuang)置、制氫(qing)裝(zhuang)(zhuang)置等。
二、石(shi)油工業(ye)中的腐蝕現狀與(yu)危害
石(shi)油產(chan)(chan)業中的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)造成(cheng)的(de)經(jing)濟損失(shi)越占(zhan)產(chan)(chan)值的(de)6%。腐(fu)(fu)蝕(shi)事件頻繁發生 。
某油(you)(you)田(tian)(小型油(you)(you)田(tian))1993年(nian)有(you)400多(duo)口油(you)(you)井(jing)因(yin)井(jing)下(xia)管柱(zhu)或共居的腐蝕而頻繁停(ting)產作業,100多(duo)口注水井(jing)套管因(yin)腐蝕穿孔(kong),更換注水井(jing)套管耗費3950萬元(yuan)。
勝利(li)油田某油區金屬(shu)集輸管道均勻腐蝕速度高達14mm/a,嚴重的不到半年就(jiu)穿孔,造成大(da)量油水(shui)外(wai)泄(xie),大(da)面積污染環(huan)境,不到兩年就(jiu)被迫(po)全部更(geng)新。
石(shi)油工業的(de)腐蝕還(huan)會(hui)導致嚴重的(de)環(huan)境(jing)污染(ran),例如1994年俄羅斯的(de)集輸管線破裂(lie),原油泄漏(lou),導致嚴重的(de)環(huan)境(jing)污染(ran)。
我國有(you)(you)(you)相當多的(de)油氣(qi)構造含(han)有(you)(you)(you)CO2 ,如(ru)華北油田留路地區伴(ban)生氣(qi)中CO2平均含(han)量(liang)達42%,該區塊自1984年4月開采到(dao)1985年7月,就有(you)(you)(you)3口高產井因油管(guan)和套管(guan)受CO2腐蝕而報廢,直(zhi)接經濟損失上千萬元。從(cong)穿孔的(de)形(xing)(xing)(xing)狀看,大部分呈圓(yuan)形(xing)(xing)(xing)或橢(tuo)圓(yuan)形(xing)(xing)(xing),外小(xiao)內(nei)大,呈八字(zi)形(xing)(xing)(xing),說(shuo)明(ming)油管(guan)的(de)腐蝕是(shi)從(cong)管(guan)內(nei)開始(shi)的(de)。
三、酸性氣(qi)田中的鉆井(jing)系統(tong)的腐蝕
A、腐蝕(shi)環境(jing)
腐(fu)蝕的對象:油(you)管(guan)、套管(guan)、井下工具。 腐(fu)蝕性物(wu)質:CO2、H2S和(he)采出水(shui)、微(wei)生物(wu)。
腐蝕(shi)介(jie)質:腐蝕(shi)介(jie)質包含大(da)氣、鉆井液和(he)(he)地(di)層產(chan)出。H2S、CO2、O2、Cl-和(he)(he)水(shui)分(fen)是主(zhu)要(yao)腐蝕(shi)物質。
B、腐(fu)蝕類型:
1. 一般電(dian)化學腐蝕;
2. 由于(yu)抽(chou)油桿(gan)、活塞、閥等是處于(yu)運動狀態,因此遭受(shou)嚴(yan)重的(de)磨損腐(fu)(fu)蝕(shi)。在含(han)(han)水(shui)高(gao)又含(han)(han)較高(gao)的(de)H2S的(de)油井中,由于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)疲勞、氫脆、應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)等原因,經常出現抽(chou)油桿(gan)的(de)斷裂;
a. 氧氣造(zao)成的腐蝕
氧(yang)的腐蝕(shi)性受氧(yang)濃度、溫度、pH值(zhi)等因素的制約。單一的氧(yang)腐蝕(shi)是均勻(yun)腐蝕(shi),大氣中的鉆(zhan)井(jing)設備腐蝕(shi)就是氧(yang)腐蝕(shi)的典型(xing)代表。飽和鹽水鉆(zhan)井(jing)液(ye)中含溶解氧(yang)量少,其腐蝕(shi)性弱。
b. 硫化(hua)氫造成的腐蝕,硫化(hua)氫腐蝕表現的形式有以下幾種(zhong):
①. 電化學腐蝕。
②. 氫誘發裂紋(HIC)和氫鼓泡(pao)(HB) 。
HIC:金(jin)屬表面空(kong)隙中(zhong)含(han)有過(guo)高的氫(qing),造成金(jin)屬表面出現裂紋。
HB:由于(yu)金屬中(zhong)過(guo)高的氫內壓使金屬在表面或(huo)表面下面形成鼓泡的現象。
③. 硫化物應力開裂(SSCC)。
干硫(liu)化氫(qing)無腐蝕(shi)性,硫(liu)化氫(qing)濃度200-400mg/L時腐蝕(shi)速率最大、氯離子、二氧化碳等有促進作用、酸(suan)性溶液(ye)中明(ming)顯 。
c. 二氧化碳造成的(de)腐蝕
干二氧化(hua)碳是一種非腐蝕性氣體.但是當存(cun)在水時,水與(yu)(yu)二氧化(hua)碳反應(ying)生成(cheng)碳酸(suan)(suan),引(yin)起(qi)腐蝕作(zuo)用。碳酸(suan)(suan)與(yu)(yu)鐵反應(ying)生成(cheng)碳酸(suan)(suan)鐵,管材成(cheng)片狀脫落,減少管壁厚度。
二氧(yang)化(hua)(hua)碳分壓:0.021MPa以(yi)下(xia)腐蝕(shi)很輕微,溫度:60℃以(yi)下(xia),無(wu)保護(hu)性產物膜生成,60~110 ℃,易出現局部腐蝕(shi),150 ℃以(yi)上(shang),腐蝕(shi)速率下(xia)降。 CO2/H2S分壓比:小于500,硫化(hua)(hua)氫腐蝕(shi)為(wei)主,大于500,二氧(yang)化(hua)(hua)碳腐蝕(shi)為(wei)主 。
四、鉆井液造(zao)成的腐(fu)蝕(shi)
降低鉆井液的(de)腐蝕性方(fang)法主要(yao)有:1. 添(tian)(tian)加(jia)除氧劑(ji) 、2. 添(tian)(tian)加(jia)緩蝕劑(ji)、3. 添(tian)(tian)加(jia)除硫劑(ji) 、4. 提高pH值、5. 消除腐蝕環境
五、集輸管線的外腐蝕
集輸站外(wai)(wai)埋(mai)地管線(xian)、沿(yan)線(xian)土壤的腐(fu)蝕性及沿(yan)線(xian)防腐(fu)保溫結構的施(shi)工質量差、老化破損等(deng)導致管線(xian)外(wai)(wai)腐(fu)蝕。
管(guan)線(xian)外腐(fu)蝕的原因(yin)如下: 1. 土(tu)壤腐(fu)蝕性;2. 土(tu)壤的宏電池腐(fu)蝕;3. 保溫層(ceng)破壞;4. 防(fang)腐(fu)層(ceng)質量差(cha);5. 細菌。
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