一、概述石油工業
石油工業是由石油勘探,鉆井,開發,采油,油氣集輸,油氣處理,油氣儲存、運輸、石油煉制等環節組成的。由于石油工業中的特殊環境,采用的材料幾乎都是金屬,而且金屬設備在每一個環節都存在腐蝕現象。
石油工業中的設備:
油氣井設備:鉆具、鉆桿、井筒、套管和井口裝置。
集輸設備:輸油氣管線、回注管線、閥門、壓力容器和儲罐。
煉化設備:常減壓裝置、催化裂化裝置、延遲焦化裝置、催化重整裝置、制氫裝置等。
二、石油工業中的腐蝕現狀與危害
石油產業中的腐蝕造成的經濟損失越占產值的6%。腐蝕事件頻繁發生 。
某油田(小型油田)1993年有400多口油井因井下管柱或共居的腐蝕而頻繁停產作業,100多口注水井套管因腐蝕穿孔,更換注水井套管耗費3950萬元。
勝利油田某油區金屬集輸管道均勻腐蝕速度高達14mm/a,嚴重的不到半年就穿孔,造成大量油水外泄,大面積污染環境,不到兩年就被迫全部更新。
石油工業的腐蝕還會導致嚴重的環境污染,例如1994年俄羅斯的集輸管線破裂,原油泄漏,導致嚴重的環境污染。
我國有相當多的油氣構造含有CO2 ,如華北油田留路地區伴生氣中CO2平均含量達42%,該區塊自1984年4月開采到1985年7月,就有3口高產井因油管和套管受CO2腐蝕而報廢,直接經濟損失上千萬元。從穿孔的形狀看,大部分呈圓形或橢圓形,外小內大,呈八字形,說明油管的腐蝕是從管內開始的。
3、酸性氣田中的鉆井系統的腐蝕
A、腐蝕環境
腐蝕的對象:油管、套管、井下工具。
腐蝕性物質:CO2、H2S和采出水、微生物。
腐蝕介質:腐蝕介質包含大氣、鉆井液和地層產出。H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蝕物質。
B、腐蝕類型:
1)一般電化學腐蝕;
2)由于抽油桿、活塞、閥等是處于運動狀態,因此遭受嚴重的磨損腐蝕。在含水高又含較高的H2S的油井中,由于腐蝕疲勞、氫脆、應力腐蝕等原因,經常出現抽油桿的斷裂;
(1)氧氣造成的腐蝕
氧的腐蝕性受氧濃度、溫度、pH值等因素的制約。單一的氧腐蝕是均勻腐蝕,大氣中的鉆井設備腐蝕就是氧腐蝕的典型代表。飽和鹽水鉆井液中含溶解氧量少,其腐蝕性弱。
(2)硫化氫造成的腐蝕,硫化氫腐蝕表現的形式有以下幾種;
(a)電化學腐蝕。
(b)氫誘發裂紋(HIC)和氫鼓泡(HB)
HIC:金屬表面空隙中含有過高的氫,造成金屬表面出現裂紋。
HB:由于金屬中過高的氫內壓使金屬在表面或表面下面形成鼓泡的現象。
(c)硫化物應力開裂(SSCC)。
干硫化氫無腐蝕性,硫化氫濃度200-400mg/L時腐蝕速率最大、Cl-、CO2等有促進作用、酸性溶液中明顯
(3)二氧化碳造成的腐蝕
干CO2是一種非腐蝕性氣體.但是當存在水時,水與CO2反應生成碳酸,引起腐蝕作用。碳酸與鐵反應生成碳酸鐵,管材成片狀脫落,減少管壁厚度。CO2分壓:0.021MPa以下腐蝕很輕微,溫度:60℃以下,無保護性產物膜生成,60-110 ℃,易出現局部腐蝕,150 ℃以上,腐蝕速率下降。
CO2/H2S分壓比:小于500,硫化氫腐蝕為主,大于500,二氧化碳腐蝕為主
(4)鉆井液造成的腐蝕
4、降低鉆井液的腐蝕性
(a)添加除氧劑
(b)添加緩蝕劑
(c)添加除硫劑
(d)提高pH值
(f)消除腐蝕環境
5、集輸管線的外腐蝕,集輸站外埋地管線、沿線土壤的腐蝕性及沿線防腐保溫結構的施工質量差、老化破損等導致管線外腐蝕。管線外腐蝕的原因如下:
(1)土壤腐蝕性;
(2)土壤的宏電池腐蝕;
(3)保溫層破壞;
(4)防腐層質量差;
(5)細菌。