采气工程气井腐蚀和安全.ppt

采气工程气井腐蚀和安全 ‹#› 主要内容 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 第二节 气井腐蚀的重要参数及其获取方法 第三节 气井腐蚀性环境的材料选用 第四节 气井的防腐设计 第五节 含硫化氢气井的安全与防护 ‹#› 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 一、气井的腐蚀介质 油气井产出物的腐蚀性组分 硫化氢、元素硫及有机硫等含硫组分；二氧化碳；溶解氧气；含氯离子浓度较高的地层水或注水开采过程中回采的注入水；硫酸盐及硫酸盐还原菌、碳酸盐类。 油气井注入物的腐蚀 注入水：含溶解氧、细菌； 增产措施：酸化作业时的残酸液、为提高采收率时注入的聚合物、注入的 二氧化碳等； 干气回注、回注气体中的二氧化碳； 稠油热采注入的高温水蒸汽。 非产层中的腐蚀介质 非产层地层同样也会含有上述腐蚀性组分，固井质量差，或井下作业欠妥造成的产层间、产层与非产层间流体的窜流。 ‹#› 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 二、气井的腐蚀环境 油气井的腐蚀环境包括不同部位的压力、温度、流态及流场。这些因素又引起系统相态变化，变化过程伴有气体溶解、逸出、气泡破裂等，在流道壁面产生剪切及气蚀、机械力与电化学腐蚀协同作用，从而加剧了腐蚀。 流道直径变化、流向改变都会引起压力、温度、流态及流场变化，加剧腐蚀。在油气井开采过程中，腐蚀性组分含量常常是变化的。特别是随开采期的延长，地层水含量往往呈增加趋势，有时也会出现硫化氢含量随开采期延长而增加的现象。 不同材料相接触或连接会产生电位差，有的地层或井段会与套管形成电位差，电位差是油气井的腐蚀环境的重要组成部分。 油管、套管、采油树等所处的应力状态和应力水平也是重要的腐蚀环境。 ‹#› 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 三、腐蚀分类和腐蚀机理 化学腐蚀 金属的化学腐蚀是指金腐表面与非电解质直接发生的纯化学反应，电子的传递是在金属与氧化剂之间快速完成的，没有产生腐蚀电流。化学腐蚀的一个例子是金属表面腐蚀保护膜，所谓不锈钢的本质是可生产致密、附着牢固的保护膜屏蔽层。但是大部分碳钢和低合金钢化学腐蚀保护膜疏松和附着力低，不能起到保护作用。 自然界和工程技术中很少会有纯粹的化学腐蚀，腐蚀几乎都是电化学性质的。 ‹#› 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 电化学腐蚀 电化学腐蚀机理 电化学腐蚀的过程 电化学腐蚀的反应过程是一个氧化还原反应过程，铁原子以铁离子形式进入溶液，并以Fe2O3•（H2O）x、FeSx、Fe2CO3等形式存在。 电化学腐蚀发生在局部的点或区域，称为局部腐蚀。有两类边界接触条件会引起或加速局部电化学腐蚀： 电位能级差较大的两种金属间有电解质溶液，或直接接触并浸没在电解质溶液中，会产生电位差腐蚀，或称电偶腐蚀 金属内部缺陷或缝隙暴露在电解质溶液中会引起局部电化学腐蚀 金属表面状况 ‹#› 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 环境因素对电化学腐蚀的影响 腐蚀产物及其相互作用 钝化膜导电性影响 外加电场影响 膜的稳定性 杂散电流腐蚀 电偶腐蚀 缝隙腐蚀 金属构件联接处的缝隙 金属裂纹缝隙 金属与非金属间缝隙 点蚀 ‹#› 第一节 气井的腐蚀环境、腐蚀机理及分类 环境断裂和应力腐蚀 在油管、套管和地面装置中由于腐蚀环境可能会出现一种突发性的破坏现象，称为环境断裂（environment assisted fracture）。粗略地说，环境断裂包括应力腐蚀和氢脆。二者并没有严格的区分，可同时发生，也可以说氢脆是应力腐蚀的本质因素或机理之一。应力腐蚀是一个一般性腐蚀类型，它还包括以下： 应力腐蚀断裂 金属材料在应力和化学介质的协同作用下，导致滞后开裂或断裂的现象称为“应力腐蚀断裂”。应力腐蚀断裂是一种脆性断裂，带有突发性，它是所有工业结构设计要优先考虑的问题。应力腐蚀开裂具有下述特征： 必须有应力，可以是外加应力或残余应力，危害最大的是拉应力。 应力腐蚀断裂是否发生，主要决定于腐蚀介质、金属材质和温度、pH值之间的选择性组合。 腐蚀疲劳 当金属在腐蚀环境中遭受循环应力时，在给定应力下引起损坏