硫化氢对钻具的腐蚀机理及防护的研究.pptxVIP

硫化氢对钻具应力腐蚀机理及防护措施的研究汇报人：李雪源时间：2010.6 内容提要1. 研究目的和意义2. H2S对钻具应力腐蚀机理研究3. H2S对钻具腐蚀防护措施研究4. 结论及今后研究方向 内容提要1. 研究目的和意义2. H2S对钻具应力腐蚀机理研究3. H2S对钻具腐蚀防护措施研究4. 结论及今后研究方向1.研究目的和意义 据资料,我国石油钻井每钻进1m，消耗 4kg 钻杆，其中由H2S腐蚀造成的损失约占25%，每年钻井按1500× m计算，腐蚀损失就高达 0.45-1.25 亿元。中石油近几年来每年发生钻井事故约500 起，其中约30%以上源于H2S腐蚀，处理这些事故的花费就与直接损失相当，节约开支和降低成本的潜力巨大。 我国许多油田如四川、长庆、华北、新疆、江汉等油田的油气层中都含有H2S,其中四川油田是世界上腐蚀最严重的油气田之一。 如2006年3月25日,罗家2井在二次完井中由于套管破损而发生井漏和地下井喷事故,导致高含H2S天然气体泄漏到地面,井场周围1万余名群众紧急疏散到县城等乡镇共14个安置点，历时12天，当地群众生命以及财产损失严重。一.研究目的和意义图2.钻杆的氢脆现象形貌 以上表明，由于含硫油气天在开采、炼制和集输过程中极易发生H2S应力腐蚀开裂，从而降低设备服役寿命，造成巨大经济损失并且威胁人身安全。 因此,研究含硫气田钻具腐蚀机理与防护措施可为我国高含硫气田开发提供指导和借鉴，对确保开发安全可靠、降低开发成本、提升我国在此类油气田开发的水平具有十分重要的意义。 内容提要1. 研究目的和意义2. H2S对钻具应力腐蚀机理研究3. H2S对钻具腐蚀防护措施研究4. 结论及今后研究方向2.H2S对钻具应力腐蚀机理研究 以铁为例，铁在H2S腐蚀作用下变成硫化亚铁，在金属表面形成小缺陷，或在划伤、焊缝咬边（特别是长条状MnS夹杂）处被腐蚀，形成腐蚀开裂源，在拉应力的作用下开裂。2.1应力腐蚀机理: 开裂尖角处新金属面暴露，与介质中H2S接触又被腐蚀，在拉应力作用下继续开裂，周而复始使得裂纹变长变深.可见， H2S应力腐蚀就是在拉应力或残余压力的作用下，钢材微裂纹的发展直至破裂的过程。H2S应力开裂机理示意图2.H2S对钻具应力腐蚀机理研究2.2影响钻具腐蚀因素：影响因素说明1.钻具材质及加工包括金相组织、化学组成、钻具表面质量、材料微观结构、硬度及焊后热处理、强度及碳当量、硫，磷含量等；2.温度1.1995年张勇,王家辉.SSC发生在常温下的几率最大,而在65℃以上则较少发生。2.2002年Mora-MendozaJ L.无水H2S在250℃以下腐蚀性较弱;在室温下的湿H2S气体中,钢铁表面生成的是无保护性的Fe9S8。在100℃含水蒸汽的H2S中,生成的也是无保护性的S和少量FeS。在饱和H2S水溶液中,碳钢在50℃下生成的是无保护性的Fe8S9和少量FeS;当温度升高到100—150℃时,生成的是保护性较好的FeS。 3.H2S浓度/分压1.1997翁端. 当硫含量在0.5%-2.0%的高温条件下，硫化腐蚀将明显上升。2. 2001李始祖.当H2S低于2.0mg/L时，因仅在金属表面形成保护膜，生成Fes.Fe2S3等物质很少;H2S质量浓度在2.0-20mg/L时，可以生成FeS，Fe2S3和Fe8S9等物质，Fe8S9(苛西特) 极不稳定，保护性能最差。H2S浓度在20mg/L时，主要生成Fe8S9，加快了电化学腐蚀。随着H2S质量浓度的上升，腐蚀速度加剧，在150mg/L左右达到颠峰，而后缓慢下降，大于300mg/L时，趋于稳定。3.2003年李鹤林.H2S含量较低和较高时,钢的腐蚀速率均较低;随着H2S含量的增加,钢呈现出明显的局部腐蚀特征。4.pH值1.2008刘伟.H2S水溶液的pH值为6是一个临界值。当pH值小于6时,钢的腐蚀速率高;溶液呈中性时,均匀腐蚀速率最低;溶液呈碱性时,均匀腐蚀速率比中性高,但低于酸性情况.2.H2S对钻具应力腐蚀机理研究2.H2S对钻具应力腐蚀机理研究5.其他因素1.2001卢绮敏.当气体流速高于10m/s时缓蚀剂就不再起作用。因此,气体流速较高,腐蚀速率往往也较高。如果腐蚀介质中有固体颗粒,则在较高气体流速下将加剧冲刷腐蚀,因而必须控制气体流速的上限;但是,如果气体流速低,也可造成设备底部积液而发生水线腐蚀、垢下腐蚀等,故规定气体的流速应大于3 m/s。2. 2003牛韧.氢氰根离子少量存在时也对SSC影响较大。3.2004陈利琼.介质中其他成分:H2S水溶液中,Cl-和O2对管子的SSCC敏感性影响较大。在一定范围内,Cl-的存在将加快腐蚀速度;但Cl-浓度较高时,腐蚀速度反而减缓。O2对SSCC也有很大的促进作用。4.2008刘伟、蒲晓林.