油套管鋼的抗沖刷腐蝕機理研究.pdf

1、本論文以典型含CO2油田為研究背景，模擬塔里木某油氣田腐蝕介質，以P110級油套管為主要研究對象，采用動、靜態(tài)高溫高壓釜裝置進行腐蝕試驗，并以失重法和SEM、EDS、XRD等現(xiàn)代分析手段及電化學測試方法，探尋油套管抗沖刷腐蝕機理，并對現(xiàn)用的防腐措施進行了室內試驗評價。
　　 對P110在不同影響因素條件下的抗動態(tài)腐蝕行為進行試驗結果表明：靜態(tài)條件下其腐蝕速率在100℃時達到最大，而在動態(tài)條件下在60℃時達到最大值；在140℃～1

2、60℃，P110鋼的腐蝕速率趨于平緩；160℃時，P110鋼在動態(tài)和靜態(tài)時的腐蝕速率趨同。隨著CO2分壓的增大，P110鋼平均的腐蝕速率靜態(tài)時呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且在4MPa時取得最大值；動態(tài)時，呈先是增大迅速，然后呈線性緩慢增大。P110鋼的腐蝕速率隨著H2S分壓的增大呈先增大后減小的趨勢，且在0.06Mpa時取得最大值。隨著流速的增大，P110的腐蝕速率先減小后增大，且在1m/s時，腐蝕速率最小。隨著Cl-濃度的增大，P110平

3、均的腐蝕速率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且在Cl-濃度為50000mg/L時取得最大值。
　　 隨著溫度的升高，P110的自腐蝕電位逐漸減低，腐蝕驅動力增強。P110在不同溫度下的ElS曲線中時間常數(shù)均有三個，即高頻區(qū)的容抗弧和低頻區(qū)的感抗弧與容抗弧。
　　 利用粘接拉脫法測量測試產物膜性能，當受到拉應力時，P110的表層膜與內層膜的粘附力為5.89～6.16MPa，內層膜與基體的粘附力為8.96～10.33MPa。受到切應

4、力時，表層膜與內層膜之間的粘附力為6.38～8.54MPa，內層膜與基體的粘附力為15.58～25.91MPa。由干磨損實驗得知，隨著溫度的升高或CO2壓強的增大，產物膜的耐磨損性呈現(xiàn)與其耐腐蝕性相同的規(guī)律。
　　 利用正交表研究流速與腐蝕的交互作用，由極差分析知，溫度是流動腐蝕最大的影響因素，其次是流速與腐蝕的協(xié)同作用，溫度和流速間的協(xié)同作用對腐蝕速率的影響最小。用方差分析的結果與用極差分析的結果比較吻合。利用自制的磨損裝置在

5、兩相(液固)強酸介質中，考察比較了P110油套管的腐蝕磨損行為，提出用交互作用因子表示其腐蝕磨損的交互作用，試驗結果證實了交互作用因子法的科學性和簡便性。進而探尋沖刷腐蝕機理，介質的流動不僅加速了傳質過程，同時也將疏松的產物沖刷掉，油套管在這兩種競爭機制下呈現(xiàn)不同的腐蝕特征，再加上Cl-的存在更加重了金屬的腐蝕。
　　 由室內防腐措施試驗評價得知：13Cr的抗動態(tài)腐蝕的能力無論是不同的溫度、CO2分壓還是流速條件下都優(yōu)于N80與