一、概述石油工業
石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)工業是(shi)由石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)勘探,鉆井,開發,采(cai)(cai)油(you)(you)(you)(you),油(you)(you)(you)(you)氣集輸(shu),油(you)(you)(you)(you)氣處理,油(you)(you)(you)(you)氣儲存、運輸(shu)、石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)煉制等環節組(zu)成的。由于石(shi)(shi)油(you)(you)(you)(you)工業中的特(te)殊(shu)環境(jing),采(cai)(cai)用的材料幾乎都是(shi)金(jin)屬,而且(qie)金(jin)屬設備在每一個(ge)環節都存在腐蝕(shi)現象。
石油工業中的(de)設備:
油氣井(jing)設備:鉆具、鉆桿(gan)、井(jing)筒、套(tao)管和井(jing)口裝置(zhi)。
集輸設備:輸油氣管線、回注管線、閥門、壓(ya)力容器和儲罐。
煉化設(she)備:常減壓裝(zhuang)置、催(cui)化裂化裝(zhuang)置、延遲焦化裝(zhuang)置、催(cui)化重整裝(zhuang)置、制氫裝(zhuang)置等。
二、石油工業中的腐蝕現狀與危害
石油產業中的腐(fu)蝕(shi)造成(cheng)的經濟(ji)損失越占產值(zhi)的6%。腐(fu)蝕(shi)事件(jian)頻繁(fan)發生 。
某油田(小(xiao)型油田)1993年有400多(duo)口(kou)油井(jing)因井(jing)下管柱或共居的腐(fu)蝕(shi)而頻(pin)繁停產作業,100多(duo)口(kou)注(zhu)水(shui)井(jing)套(tao)管因腐(fu)蝕(shi)穿孔,更換注(zhu)水(shui)井(jing)套(tao)管耗費(fei)3950萬元。
勝利油田(tian)某油區金屬集(ji)輸管道均勻腐蝕(shi)速度高達14mm/a,嚴重(zhong)的(de)不到(dao)半年就穿孔,造成大量油水外(wai)泄,大面積(ji)污染(ran)環境,不到(dao)兩年就被迫全部(bu)更新。
石油工業的(de)腐蝕(shi)還會導致嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)的(de)環境(jing)污染(ran),例如1994年俄羅(luo)斯的(de)集輸管線(xian)破裂,原(yuan)油泄漏(lou),導致嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)的(de)環境(jing)污染(ran)。
我國(guo)有(you)相當多的(de)油(you)氣構(gou)造含有(you)CO2 ,如華北油(you)田留路地(di)區(qu)(qu)伴生氣中CO2平均含量(liang)達(da)42%,該區(qu)(qu)塊自1984年(nian)(nian)4月開采到1985年(nian)(nian)7月,就有(you)3口高(gao)產井(jing)因油(you)管和(he)套管受CO2腐蝕而報廢,直(zhi)接經濟損(sun)失上千萬元。從(cong)穿孔的(de)形(xing)(xing)狀看,大部分呈圓(yuan)形(xing)(xing)或橢圓(yuan)形(xing)(xing),外(wai)小(xiao)內(nei)(nei)大,呈八字(zi)形(xing)(xing),說明油(you)管的(de)腐蝕是(shi)從(cong)管內(nei)(nei)開始的(de)。
三、酸性氣田中(zhong)的鉆井系(xi)統的腐蝕(shi)
A、腐蝕(shi)環境
腐蝕的(de)對象(xiang):油管、套管、井下工(gong)具。 腐蝕性(xing)物質:CO2、H2S和采出水、微生物。
腐蝕(shi)介(jie)質(zhi):腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)包含大氣(qi)、鉆(zhan)井液和(he)地層產出。H2S、CO2、O2、Cl-和(he)水分(fen)是主要腐蝕(shi)物質(zhi)。
B、腐蝕類型:
1. 一般電(dian)化學(xue)腐蝕;
2. 由(you)于抽油桿(gan)、活(huo)塞、閥(fa)等是處于運(yun)動狀(zhuang)態,因此遭受嚴重(zhong)的磨損(sun)腐(fu)蝕。在含(han)水高又含(han)較高的H2S的油井中,由(you)于腐(fu)蝕疲勞(lao)、氫脆(cui)、應力(li)腐(fu)蝕等原因,經(jing)常(chang)出現抽油桿(gan)的斷(duan)裂;
a. 氧氣造成的腐蝕(shi)
氧(yang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性受氧(yang)濃度(du)(du)、溫度(du)(du)、pH值等(deng)因素的(de)制(zhi)約。單一的(de)氧(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)是均勻腐(fu)(fu)蝕(shi),大氣中的(de)鉆井設備(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)就是氧(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)典型代表。飽和鹽水鉆井液中含溶解氧(yang)量少(shao),其腐(fu)(fu)蝕(shi)性弱(ruo)。
b. 硫(liu)化氫(qing)造成的腐蝕,硫(liu)化氫(qing)腐蝕表現的形式(shi)有(you)以下(xia)幾種:
①. 電化學腐蝕(shi)。
②. 氫誘發裂紋(wen)(HIC)和氫鼓泡(HB) 。
HIC:金屬(shu)表(biao)面空隙中(zhong)含有(you)過(guo)高的氫(qing),造成(cheng)金屬(shu)表(biao)面出現裂紋。
HB:由于金(jin)屬中過高的氫(qing)內壓使金(jin)屬在表面或表面下面形成鼓(gu)泡的現(xian)象。
③. 硫化物(wu)應力(li)開(kai)裂(SSCC)。
干硫化(hua)氫無腐蝕(shi)性(xing),硫化(hua)氫濃(nong)度200-400mg/L時腐蝕(shi)速(su)率最大、氯離子、二(er)氧化(hua)碳(tan)等有促(cu)進作(zuo)用、酸(suan)性(xing)溶(rong)液中明顯 。
c. 二氧化碳造成的腐(fu)蝕
干二(er)氧化碳(tan)是(shi)一(yi)種(zhong)非腐蝕性氣(qi)體.但是(shi)當存在水時,水與二(er)氧化碳(tan)反(fan)應生成(cheng)(cheng)碳(tan)酸(suan)(suan),引起腐蝕作用。碳(tan)酸(suan)(suan)與鐵(tie)反(fan)應生成(cheng)(cheng)碳(tan)酸(suan)(suan)鐵(tie),管材成(cheng)(cheng)片狀脫(tuo)落,減少管壁(bi)厚度(du)。
二氧化碳分(fen)壓:0.021MPa以(yi)下腐(fu)(fu)(fu)蝕很輕(qing)微,溫度:60℃以(yi)下,無保護性產物膜生成(cheng),60~110 ℃,易出(chu)現(xian)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕,150 ℃以(yi)上,腐(fu)(fu)(fu)蝕速率(lv)下降。 CO2/H2S分(fen)壓比:小(xiao)于500,硫化氫腐(fu)(fu)(fu)蝕為主,大于500,二氧化碳腐(fu)(fu)(fu)蝕為主 。
四、鉆井液造(zao)成(cheng)的(de)腐蝕
降低鉆井液的(de)腐(fu)蝕性(xing)方(fang)法主要有:1. 添(tian)加除(chu)氧劑 、2. 添(tian)加緩蝕劑、3. 添(tian)加除(chu)硫劑 、4. 提高pH值、5. 消除(chu)腐(fu)蝕環境
五、集(ji)輸管線(xian)的外腐蝕
集輸站外(wai)(wai)埋(mai)地管線(xian)(xian)、沿線(xian)(xian)土壤的(de)(de)腐(fu)蝕性及沿線(xian)(xian)防腐(fu)保溫結構的(de)(de)施工質量差、老化破損(sun)等導致管線(xian)(xian)外(wai)(wai)腐(fu)蝕。
管線外(wai)腐蝕(shi)的原因如下: 1. 土壤(rang)腐蝕(shi)性;2. 土壤(rang)的宏(hong)電(dian)池腐蝕(shi);3. 保溫層破(po)壞(huai);4. 防腐層質量差;5. 細(xi)菌。
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