一(yi)、概述石油(you)工業(ye)
石油(you)工(gong)業是(shi)由石油(you)勘(kan)探,鉆井,開發,采(cai)油(you),油(you)氣(qi)集輸,油(you)氣(qi)處理,油(you)氣(qi)儲存(cun)(cun)、運輸、石油(you)煉(lian)制等環節(jie)組成的。由于(yu)石油(you)工(gong)業中(zhong)的特殊環境,采(cai)用的材(cai)料幾乎都是(shi)金屬,而且金屬設(she)備(bei)在每一個環節(jie)都存(cun)(cun)在腐蝕現象。
石(shi)油工業中的設(she)備:
油氣井(jing)設(she)備:鉆具、鉆桿(gan)、井(jing)筒、套(tao)管和井(jing)口(kou)裝(zhuang)置(zhi)。
集輸設備:輸油氣管線(xian)、回注管線(xian)、閥門、壓力容器和儲(chu)罐(guan)。
煉化設備:常減壓裝(zhuang)置(zhi)、催化裂化裝(zhuang)置(zhi)、延遲焦化裝(zhuang)置(zhi)、催化重(zhong)整裝(zhuang)置(zhi)、制(zhi)氫裝(zhuang)置(zhi)等。
二、石油(you)工(gong)業中(zhong)的腐蝕現狀與危(wei)害
石(shi)油產業(ye)中的(de)腐(fu)蝕(shi)造成的(de)經(jing)濟損失越(yue)占(zhan)產值的(de)6%。腐(fu)蝕(shi)事件頻繁(fan)發生 。
某油田(小(xiao)型(xing)油田)1993年有400多(duo)口(kou)油井(jing)(jing)因(yin)井(jing)(jing)下管(guan)柱或共(gong)居的(de)腐蝕而頻繁停產(chan)作業,100多(duo)口(kou)注水(shui)井(jing)(jing)套管(guan)因(yin)腐蝕穿孔,更換注水(shui)井(jing)(jing)套管(guan)耗費3950萬元。
勝利油(you)田某油(you)區金屬集輸(shu)管(guan)道均勻腐蝕(shi)速度高達14mm/a,嚴重的不到半年就(jiu)穿孔,造成大量油(you)水外泄,大面積污(wu)染(ran)環境,不到兩年就(jiu)被(bei)迫全部(bu)更新。
石油工業的(de)(de)腐蝕(shi)還會導(dao)致嚴重的(de)(de)環境污染(ran),例如1994年俄羅斯的(de)(de)集輸管(guan)線破(po)裂(lie),原油泄漏,導(dao)致嚴重的(de)(de)環境污染(ran)。
我國有(you)相當多的油氣(qi)構造含有(you)CO2 ,如華北油田留路地區伴生氣(qi)中CO2平均含量(liang)達42%,該區塊(kuai)自(zi)1984年4月(yue)(yue)開采到1985年7月(yue)(yue),就有(you)3口高(gao)產(chan)井因油管(guan)(guan)和(he)套管(guan)(guan)受CO2腐蝕而報廢,直(zhi)接經(jing)濟損失(shi)上千萬元。從(cong)穿孔的形狀(zhuang)看,大部分呈圓形或橢圓形,外小(xiao)內大,呈八字形,說明(ming)油管(guan)(guan)的腐蝕是從(cong)管(guan)(guan)內開始的。
三、酸性氣田中的鉆井系統(tong)的腐蝕
A、腐蝕環境(jing)
腐蝕(shi)的對象:油(you)管、套管、井下(xia)工具。 腐蝕(shi)性(xing)物質:CO2、H2S和采(cai)出水、微生物。
腐(fu)蝕介質(zhi)(zhi):腐(fu)蝕介質(zhi)(zhi)包含大氣、鉆井液和(he)地層(ceng)產出(chu)。H2S、CO2、O2、Cl-和(he)水(shui)分是主(zhu)要腐(fu)蝕物質(zhi)(zhi)。
B、腐蝕類型:
1. 一般(ban)電化學腐蝕;
2. 由于抽(chou)油桿、活塞、閥等(deng)是處于運(yun)動狀(zhuang)態,因此遭受嚴重的(de)磨損腐(fu)蝕。在含水高(gao)又含較高(gao)的(de)H2S的(de)油井中,由于腐(fu)蝕疲(pi)勞(lao)、氫(qing)脆、應力腐(fu)蝕等(deng)原因,經常出現(xian)抽(chou)油桿的(de)斷裂(lie);
a. 氧氣(qi)造成的腐蝕(shi)
氧(yang)的腐(fu)蝕(shi)性受氧(yang)濃度、溫(wen)度、pH值等因素的制約。單(dan)一的氧(yang)腐(fu)蝕(shi)是(shi)均勻腐(fu)蝕(shi),大氣中的鉆井設備(bei)腐(fu)蝕(shi)就是(shi)氧(yang)腐(fu)蝕(shi)的典(dian)型代表(biao)。飽(bao)和鹽水鉆井液中含溶解(jie)氧(yang)量少,其腐(fu)蝕(shi)性弱。
b. 硫化(hua)(hua)氫(qing)造成的腐蝕(shi),硫化(hua)(hua)氫(qing)腐蝕(shi)表(biao)現的形(xing)式有(you)以下幾種:
①. 電化學腐蝕(shi)。
②. 氫(qing)誘發(fa)裂紋(HIC)和氫(qing)鼓泡(HB) 。
HIC:金屬表面空隙中含有過高的氫,造成(cheng)金屬表面出現裂紋(wen)。
HB:由于金屬中(zhong)過高的(de)氫內壓使金屬在表(biao)面或表(biao)面下面形成(cheng)鼓泡(pao)的(de)現象。
③. 硫化物應力開裂(lie)(SSCC)。
干(gan)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(da)、氯離(li)子、二氧(yang)化碳等有促進(jin)作用、酸性溶液中明顯 。
c. 二氧化(hua)碳造成的腐蝕
干二氧化碳是一種非腐蝕性氣體(ti).但(dan)是當存在(zai)水(shui)時,水(shui)與(yu)二氧化碳反(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)碳酸,引(yin)起腐蝕作用。碳酸與(yu)鐵反(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)碳酸鐵,管材成(cheng)片狀(zhuang)脫落(luo),減少管壁(bi)厚度。
二氧化(hua)碳(tan)(tan)分壓:0.021MPa以下(xia)腐(fu)(fu)蝕很輕(qing)微(wei),溫度:60℃以下(xia),無保(bao)護(hu)性產物(wu)膜生(sheng)成(cheng),60~110 ℃,易出(chu)現局(ju)部腐(fu)(fu)蝕,150 ℃以上,腐(fu)(fu)蝕速(su)率下(xia)降(jiang)。 CO2/H2S分壓比:小(xiao)于500,硫化(hua)氫腐(fu)(fu)蝕為(wei)主(zhu),大于500,二氧化(hua)碳(tan)(tan)腐(fu)(fu)蝕為(wei)主(zhu) 。
四、鉆(zhan)井液造成的腐蝕(shi)
降(jiang)低鉆井(jing)液(ye)的腐(fu)蝕性(xing)方法主要有:1. 添加除(chu)氧劑 、2. 添加緩蝕劑、3. 添加除(chu)硫劑 、4. 提高pH值、5. 消除(chu)腐(fu)蝕環境
五、集(ji)輸管線的(de)外腐(fu)蝕(shi)
集輸站外(wai)埋地(di)管線(xian)(xian)、沿線(xian)(xian)土壤的腐(fu)蝕(shi)性及沿線(xian)(xian)防腐(fu)保(bao)溫(wen)結構的施工質量差、老化破損等導(dao)致管線(xian)(xian)外(wai)腐(fu)蝕(shi)。
管線外腐蝕的(de)原因如下: 1. 土壤腐蝕性;2. 土壤的(de)宏電池腐蝕;3. 保溫層破壞;4. 防腐層質量差;5. 細菌。
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