一、概述(shu)石(shi)油工(gong)業
石油(you)(you)工業是由石油(you)(you)勘探,鉆井(jing),開發(fa),采(cai)油(you)(you),油(you)(you)氣集(ji)輸,油(you)(you)氣處(chu)理,油(you)(you)氣儲存(cun)、運輸、石油(you)(you)煉制等環節(jie)(jie)組成(cheng)的。由于石油(you)(you)工業中的特殊(shu)環境,采(cai)用的材料(liao)幾乎(hu)都(dou)是金屬,而(er)且(qie)金屬設備在每(mei)一(yi)個環節(jie)(jie)都(dou)存(cun)在腐蝕(shi)現象。
石油工(gong)業中的設備(bei):
油氣井設備:鉆具、鉆桿、井筒、套管和井口裝置。
集輸設備:輸油氣管(guan)線、回注管(guan)線、閥(fa)門、壓力(li)容器和儲罐(guan)。
煉化(hua)(hua)設備(bei):常減壓(ya)裝置(zhi)(zhi)、催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)裝置(zhi)(zhi)、延遲焦化(hua)(hua)裝置(zhi)(zhi)、催(cui)化(hua)(hua)重整裝置(zhi)(zhi)、制氫裝置(zhi)(zhi)等(deng)。
二(er)、石油工業(ye)中的腐蝕現狀與(yu)危害
石(shi)油產業中的腐蝕造(zao)成的經濟(ji)損(sun)失越占產值(zhi)的6%。腐蝕事件頻繁發生 。
某油(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(guan)柱或共居(ju)的(de)腐(fu)蝕而(er)頻繁停產作業,100多(duo)口注水井(jing)(jing)套管(guan)因腐(fu)蝕穿孔,更換注水井(jing)(jing)套管(guan)耗費(fei)3950萬元。
勝利油田某油區金屬(shu)集輸管道(dao)均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)速度高達14mm/a,嚴重的(de)不到半(ban)年(nian)就(jiu)穿(chuan)孔,造成大(da)量油水外泄,大(da)面積(ji)污(wu)染(ran)環境,不到兩(liang)年(nian)就(jiu)被迫全部更新。
石油工業的(de)腐蝕還(huan)會導致嚴(yan)重的(de)環(huan)境污染,例如1994年俄(e)羅斯(si)的(de)集輸(shu)管(guan)線(xian)破裂,原油泄漏,導致嚴(yan)重的(de)環(huan)境污染。
我國有相當多(duo)的(de)(de)油氣構(gou)造含(han)有CO2 ,如華北油田留(liu)路地區伴(ban)生氣中CO2平均含(han)量達42%,該區塊自1984年(nian)4月(yue)開采到(dao)1985年(nian)7月(yue),就有3口高(gao)產井因(yin)油管(guan)(guan)和套管(guan)(guan)受CO2腐(fu)蝕(shi)而報廢,直(zhi)接經濟(ji)損失上千萬(wan)元(yuan)。從穿孔(kong)的(de)(de)形(xing)(xing)狀看,大(da)部分呈圓形(xing)(xing)或橢圓形(xing)(xing),外小內大(da),呈八字形(xing)(xing),說明油管(guan)(guan)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)是從管(guan)(guan)內開始的(de)(de)。
三、酸(suan)性氣田中的鉆井系統的腐蝕
A、腐蝕環境
腐(fu)(fu)蝕(shi)的對象:油管、套(tao)管、井(jing)下工具。 腐(fu)(fu)蝕(shi)性物(wu)質:CO2、H2S和采出(chu)水、微生(sheng)物(wu)。
腐(fu)蝕(shi)介質(zhi):腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)包(bao)含(han)大氣、鉆井液(ye)和地層(ceng)產出。H2S、CO2、O2、Cl-和水分(fen)是(shi)主(zhu)要腐(fu)蝕(shi)物(wu)質(zhi)。
B、腐蝕類型:
1. 一般電(dian)化學(xue)腐蝕(shi);
2. 由于抽油(you)(you)桿、活(huo)塞、閥等(deng)是處于運動狀(zhuang)態(tai),因(yin)此遭受嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)磨損腐(fu)蝕(shi)。在含(han)水高(gao)又(you)含(han)較高(gao)的(de)(de)H2S的(de)(de)油(you)(you)井中,由于腐(fu)蝕(shi)疲(pi)勞、氫脆、應力腐(fu)蝕(shi)等(deng)原因(yin),經常出現抽油(you)(you)桿的(de)(de)斷裂;
a. 氧氣造成的腐蝕
氧(yang)的(de)腐蝕(shi)性受氧(yang)濃度(du)、溫度(du)、pH值(zhi)等(deng)因素的(de)制約。單一的(de)氧(yang)腐蝕(shi)是均勻(yun)腐蝕(shi),大氣中的(de)鉆(zhan)井設備(bei)腐蝕(shi)就是氧(yang)腐蝕(shi)的(de)典型代表。飽和(he)鹽(yan)水鉆(zhan)井液中含溶(rong)解氧(yang)量少,其腐蝕(shi)性弱。
b. 硫化氫(qing)造(zao)成(cheng)的腐(fu)蝕(shi),硫化氫(qing)腐(fu)蝕(shi)表現(xian)的形式有以下幾(ji)種:
①. 電化學(xue)腐蝕。
②. 氫(qing)誘發裂紋(HIC)和氫(qing)鼓泡(HB) 。
HIC:金(jin)屬(shu)(shu)表(biao)面空隙中含有過高的氫,造成金(jin)屬(shu)(shu)表(biao)面出現裂紋。
HB:由于(yu)金屬(shu)中過高的氫內壓使金屬(shu)在表(biao)面(mian)(mian)或(huo)表(biao)面(mian)(mian)下面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)鼓泡的現象。
③. 硫化物應力開裂(SSCC)。
干硫化(hua)(hua)氫無(wu)腐蝕性(xing)(xing),硫化(hua)(hua)氫濃度200-400mg/L時腐蝕速率最大、氯(lv)離子、二(er)氧化(hua)(hua)碳等有促進作用、酸性(xing)(xing)溶液中明(ming)顯 。
c. 二氧化碳造成的腐蝕
干二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)是一(yi)種非腐蝕(shi)性氣(qi)體.但(dan)是當存在水(shui)時,水(shui)與二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)反應生(sheng)成碳(tan)(tan)酸(suan),引(yin)起(qi)腐蝕(shi)作用(yong)。碳(tan)(tan)酸(suan)與鐵反應生(sheng)成碳(tan)(tan)酸(suan)鐵,管(guan)材成片狀(zhuang)脫落,減少管(guan)壁厚度。
二氧化(hua)碳分壓:0.021MPa以下(xia)(xia)腐蝕很輕微,溫度(du):60℃以下(xia)(xia),無保護性產物(wu)膜生成,60~110 ℃,易出(chu)現(xian)局(ju)部腐蝕,150 ℃以上(shang),腐蝕速率下(xia)(xia)降。 CO2/H2S分壓比:小(xiao)于500,硫化(hua)氫(qing)腐蝕為(wei)主,大于500,二氧化(hua)碳腐蝕為(wei)主 。
四(si)、鉆井(jing)液(ye)造成的腐(fu)蝕(shi)
降低鉆井液的(de)腐(fu)蝕性方法(fa)主要有:1. 添加(jia)除氧劑(ji) 、2. 添加(jia)緩(huan)蝕劑(ji)、3. 添加(jia)除硫(liu)劑(ji) 、4. 提高pH值、5. 消(xiao)除腐(fu)蝕環境(jing)
五、集(ji)輸管線的外腐蝕
集輸(shu)站外埋地管線、沿線土壤的(de)腐蝕(shi)性及沿線防腐保溫結構(gou)的(de)施(shi)工質量差、老化(hua)破損(sun)等導致管線外腐蝕(shi)。
管線外腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)原因如下(xia): 1. 土壤(rang)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing);2. 土壤(rang)的(de)宏(hong)電(dian)池(chi)腐(fu)(fu)蝕(shi);3. 保溫層破壞(huai);4. 防腐(fu)(fu)層質量差;5. 細菌。
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