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油套管二氧化碳腐蚀研究

张海宝  
【摘要】: CO_2驱油增产技术的广泛应用以及一些油气田采出液中本身所含有的CO_2,使得CO_2腐蚀成为困扰油气生产的一个主要问题。油气生产和运输使用的管线钢遭受CO_2腐蚀后,力学性能降低,使用寿命缩短,特别在设备发生CO_2局部腐蚀后,产生凹坑甚至穿孔,破坏更为严重。因此,研究CO_2腐蚀机理、腐蚀速率预测模型,分析设备遭受CO_2腐蚀后失效和破坏的原因,具有重要的工程应用价值。 本文从腐蚀电化学着手,将油气田CO_2腐蚀进程分为三个阶段,指出扩散层传质过程是整个均匀腐蚀进程的速度控制步骤,在此基础上,利用极限扩散电流,推导出均匀腐蚀预测模型,并分析了影响CO_2均匀腐蚀的主要因素;CO_2腐蚀产物膜与腐蚀进程密切相关,总结国内外CO_2腐蚀产物膜的研究成果,分析研究得出腐蚀产物膜的形成过程;腐蚀产物膜破坏是发生局部腐蚀的诱导原因,但不同的局部腐蚀类型,具有不同的动力增长机理:点蚀可看做较低pH值下的均匀腐蚀,而流动诱导腐蚀和台面腐蚀受电极反应的放电步骤控制;推导出局部腐蚀速率预测模型,为油气田实际应用提供参考;油管发生CO_2局部腐蚀后,腐蚀穿孔失效,甚至在交变载荷作用下疲劳破坏,发生掉井;套管发生CO_2局部腐蚀后,在外压或内外压作用下,腐蚀凹坑处应力集中,达到屈服极限,发生破坏。


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