一、概(gai)述(shu)石油工業
石油(you)工業是由(you)石油(you)勘探,鉆井,開發(fa),采(cai)油(you),油(you)氣(qi)集輸,油(you)氣(qi)處理,油(you)氣(qi)儲存(cun)、運輸、石油(you)煉制等(deng)環(huan)(huan)節組成(cheng)的(de)。由(you)于石油(you)工業中(zhong)的(de)特殊環(huan)(huan)境,采(cai)用(yong)的(de)材料幾乎都是金屬,而(er)且金屬設(she)備在每一個環(huan)(huan)節都存(cun)在腐蝕現(xian)象。
石油工業(ye)中(zhong)的(de)設備(bei):
油氣井(jing)設備:鉆具、鉆桿、井(jing)筒、套(tao)管和井(jing)口(kou)裝置。
集輸設備:輸油氣管線、回(hui)注管線、閥門(men)、壓力容器(qi)和儲罐。
煉(lian)化(hua)(hua)(hua)設備:常減壓裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)、催化(hua)(hua)(hua)裂化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)、延遲焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)、催化(hua)(hua)(hua)重整裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)、制氫裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)等。
二、石油工業(ye)中的腐蝕(shi)現狀與危害
石油(you)產(chan)業中(zhong)的(de)腐(fu)蝕造(zao)成的(de)經濟(ji)損失(shi)越占產(chan)值的(de)6%。腐(fu)蝕事件頻繁發生 。
某(mou)油(you)田(小型油(you)田)1993年有400多(duo)口油(you)井(jing)(jing)因井(jing)(jing)下管柱或共居的(de)腐蝕而頻繁停產作(zuo)業,100多(duo)口注(zhu)水井(jing)(jing)套管因腐蝕穿(chuan)孔,更換注(zhu)水井(jing)(jing)套管耗費3950萬元。
勝(sheng)利油(you)田某油(you)區金屬集(ji)輸管道均勻腐蝕速度高達(da)14mm/a,嚴重的(de)不到半年(nian)就(jiu)穿(chuan)孔,造(zao)成(cheng)大量油(you)水(shui)外泄,大面積污染環境(jing),不到兩年(nian)就(jiu)被迫全部更新。
石(shi)油(you)工業的(de)腐蝕(shi)還會導(dao)致嚴重(zhong)的(de)環境(jing)污染,例如1994年(nian)俄羅斯的(de)集輸管(guan)線破裂(lie),原油(you)泄漏,導(dao)致嚴重(zhong)的(de)環境(jing)污染。
我(wo)國有相當多的(de)(de)油氣構造(zao)含有CO2 ,如華北油田(tian)留(liu)路地區伴生(sheng)氣中CO2平均(jun)含量(liang)達42%,該區塊(kuai)自1984年4月開(kai)采到1985年7月,就有3口高產(chan)井(jing)因油管和套管受CO2腐蝕而(er)報廢,直(zhi)接經濟損失上千萬元(yuan)。從穿(chuan)孔的(de)(de)形(xing)狀看,大(da)部分呈圓形(xing)或橢圓形(xing),外小內大(da),呈八字形(xing),說明(ming)油管的(de)(de)腐蝕是(shi)從管內開(kai)始的(de)(de)。
三、酸性氣田中(zhong)的(de)鉆井系(xi)統(tong)的(de)腐蝕(shi)
A、腐蝕環境
腐(fu)蝕(shi)的對象:油管(guan)、套管(guan)、井下工具。 腐(fu)蝕(shi)性(xing)物(wu)質:CO2、H2S和采出水、微(wei)生物(wu)。
腐(fu)蝕介質(zhi)(zhi):腐(fu)蝕介質(zhi)(zhi)包(bao)含大氣(qi)、鉆井液和地層產(chan)出。H2S、CO2、O2、Cl-和水分(fen)是(shi)主要腐(fu)蝕物質(zhi)(zhi)。
B、腐蝕(shi)類型(xing):
1. 一般電化(hua)學(xue)腐蝕;
2. 由于(yu)抽(chou)(chou)油桿(gan)、活塞、閥等是(shi)處(chu)于(yu)運動狀態,因此遭受嚴重的(de)(de)磨損(sun)腐蝕。在含水高(gao)又含較高(gao)的(de)(de)H2S的(de)(de)油井中,由于(yu)腐蝕疲勞、氫脆、應力腐蝕等原因,經常出現抽(chou)(chou)油桿(gan)的(de)(de)斷裂;
a. 氧氣造成的腐蝕(shi)
氧的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)受氧濃(nong)度(du)(du)、溫(wen)度(du)(du)、pH值等因素的(de)制約。單一(yi)的(de)氧腐(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi),大氣(qi)中(zhong)的(de)鉆井(jing)設備腐(fu)蝕(shi)(shi)就(jiu)是(shi)氧腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)典型代表。飽和鹽水(shui)鉆井(jing)液(ye)中(zhong)含溶解氧量少(shao),其腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)弱。
b. 硫化氫(qing)造成的(de)腐蝕,硫化氫(qing)腐蝕表現的(de)形式有(you)以下(xia)幾(ji)種:
①. 電(dian)化(hua)學腐蝕。
②. 氫誘(you)發裂紋(HIC)和氫鼓泡(HB) 。
HIC:金(jin)屬表面空隙中(zhong)含有過高的氫,造(zao)成金(jin)屬表面出現裂紋。
HB:由于金(jin)屬(shu)中過高的(de)氫內壓使金(jin)屬(shu)在(zai)表(biao)面或表(biao)面下(xia)面形成鼓(gu)泡的(de)現(xian)象。
③. 硫化物應力(li)開裂(SSCC)。
干硫化氫無腐(fu)蝕(shi)性,硫化氫濃度200-400mg/L時腐(fu)蝕(shi)速率最大、氯(lv)離子(zi)、二氧化碳(tan)等有促進(jin)作用、酸(suan)性溶(rong)液中明顯(xian) 。
c. 二氧化碳造成的腐蝕
干二氧(yang)化碳是一種非(fei)腐蝕性氣體(ti).但(dan)是當存在水(shui)時(shi),水(shui)與二氧(yang)化碳反應(ying)生(sheng)成碳酸,引(yin)起腐蝕作用。碳酸與鐵(tie)反應(ying)生(sheng)成碳酸鐵(tie),管材(cai)成片狀脫落,減少管壁厚度。
二氧化(hua)碳(tan)(tan)分壓(ya)(ya):0.021MPa以下腐蝕(shi)很(hen)輕微,溫度:60℃以下,無保護性產物膜生(sheng)成,60~110 ℃,易出現局(ju)部腐蝕(shi),150 ℃以上,腐蝕(shi)速(su)率下降。 CO2/H2S分壓(ya)(ya)比:小于500,硫化(hua)氫腐蝕(shi)為主(zhu)(zhu),大于500,二氧化(hua)碳(tan)(tan)腐蝕(shi)為主(zhu)(zhu) 。
四、鉆(zhan)井液造成的腐蝕
降低鉆井液的(de)腐蝕(shi)性方法主(zhu)要(yao)有:1. 添(tian)加(jia)除氧(yang)劑(ji) 、2. 添(tian)加(jia)緩蝕(shi)劑(ji)、3. 添(tian)加(jia)除硫劑(ji) 、4. 提高(gao)pH值、5. 消除腐蝕(shi)環(huan)境
五、集輸管(guan)線的外(wai)腐蝕
集(ji)輸站外埋地管線(xian)(xian)、沿線(xian)(xian)土(tu)壤的腐蝕(shi)性(xing)及(ji)沿線(xian)(xian)防腐保溫結(jie)構的施工質量差、老化破(po)損等導致管線(xian)(xian)外腐蝕(shi)。
管線外腐(fu)蝕(shi)的原因如下: 1. 土壤腐(fu)蝕(shi)性;2. 土壤的宏(hong)電池腐(fu)蝕(shi);3. 保溫層破壞;4. 防腐(fu)層質量差(cha);5. 細菌(jun)。
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