國外某油田管材耐蝕性分析及緩蝕劑的優選匯報人：明衛平指導教師：熊金平北京化工大學油氣田工業中的腐蝕油氣田中使用的緩蝕劑國外某油田腐蝕介質和環境分析模擬環境下管材耐蝕性分析模擬環境下緩蝕劑的優選總結匯報提綱1.油氣田工業中的腐蝕石油天然氣工業涉及到國家軍事、經濟，與人民的生活息息相關，是國家的經濟大動脈。在流程上由石油勘探、鉆井、開發、開采、油氣集輸、油氣處理、油氣儲存、運輸、石油煉制等環節組成，任意一環節出現腐蝕問題，都可能會造成嚴重的后果災難性的后果：1965年3月美國一輸油管線因應力腐蝕破裂而著火，造成17人死亡。1980年3月北海油田一采油裝置腐蝕疲勞破壞，致使123人喪生。2003-2005年羅家寨氣田三次發生重大井噴事件，兩次由于油套管酸性腐蝕2005年3月美國德克賽斯州煉油廠爆炸，15人死亡、100多人受傷2013年11月東黃輸油管道泄漏爆炸，致使62人遇難塔里木油田某井油管CO2腐蝕形貌遼河油田油管CO2腐蝕形貌1.油氣田工業中的腐蝕鉆井過程中的腐蝕主要來自于大氣、地層產出物和鉆井液主要腐蝕類型有：應力腐蝕、腐蝕疲勞、硫化物應力開裂、點蝕、縫隙腐蝕、磨損、沖刷腐蝕、微生物腐蝕等采油集輸過程腐蝕主要有：酸化腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕、采出水腐蝕。煉油過程中設備腐蝕的原因有：原油中的雜質、加工過程中的外添加物質、在加工過程中轉化的部分物質。1.油氣田工業中的腐蝕采油集輸腐蝕腐蝕類型影響因素酸化腐蝕鹽酸、土酸、氟硼酸、有機酸等。大氣腐蝕H2O，酸性氣體（CO2、SO2、H2S、氮氧化物）大氣中的鹽分（海洋大氣中Nacl），固體微粒土壤腐蝕H2O，電阻率，含鹽量，pH值，孔隙度，雜散電流(電氣化鐵路、輸電配電系統等)，微生物（硫酸鹽還原菌）采出水腐蝕溶解氧、CO2、H2S、細菌(SRB)、鹽類（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl–、SO42-、CO32–、HCO3–等）pH值、水溫、流速等1.油氣田工業中的腐蝕在石油天然氣工業中，引起腐蝕的因素是多種多樣的，效應非常復雜，除設備選擇性能優良的材料外，主要采取防腐措施有：電化學保護（陰極保護、犧牲陽極保護）、設備表面涂防腐層、添加化學藥劑（緩蝕劑、殺菌劑、阻垢劑等）。2.油氣田中使用的緩蝕劑緩蝕劑又稱腐蝕抑制劑，是一種以適當的濃度和形式存在于環境（介質）中時，可以防止或減緩腐蝕的化學物質或幾種化學物質的混合物。在基本不改變腐蝕環境的條件下，可以得到良好的防蝕效果金屬設備及構件的形狀不影響防蝕效果改變緩蝕劑品種、用量等即可適應環境的變化通過組分調配可以同時對多種金屬起保護作用可在不更換設備和不影響生產的情況下對設備和管線施行保護能對已投產的設備和管線所發生的腐蝕進行有效抑制緩蝕劑的加入量少，經濟效果好緩蝕劑防護技術的特點2.油氣田中使用的緩蝕劑緩蝕劑分類咪唑啉類硫化物緩蝕劑有機、無機兩類炔醇類季胺鹽有機硫、磷砷酸鹽硅酸鹽碳酸鹽磷酸鹽鉻酸鹽亞硝酸鹽雜環化合物醛類胺類2.油氣田中使用的緩蝕劑按緩蝕機理緩蝕劑分類2.油氣田中使用的緩蝕劑緩蝕劑作用機理緩蝕劑分子吸附在金屬表面上的腐蝕反應活性中心，增加了腐蝕反應活化能，減少了活性中心的數量，使腐蝕速度降低。阻活效應緩蝕劑分子均勻地吸附在整個金屬表面，無選擇地抑制整個腐蝕反應。覆蓋效應緩蝕劑分子在金屬界面吸附改變雙電層結構和分散層層電位差，從而減弱腐蝕反應改變雙電層性質2.油氣田中使用的緩蝕劑腐蝕失重法腐蝕電流法腐蝕速率法緩蝕劑效率2.油氣田中使用的緩蝕劑中性水介質多使用無饑緩蝕劑，以鈍化型和沉淀型為主；酸性介質多使用有機物，以吸附為主。另外，還必須考慮溶解度問題。不同金屬在不同介質中的吸附和成膜特性也不相同。許多緩蝕劑對某一種材料是高效能的，但對其他金屬則效果不一定也好。工業上緩蝕劑選用考慮因素腐蝕介質的影響金屬的影響復配與配伍性復配使用時的緩蝕效率往往比單獨使用時的效率要高很多。緩蝕劑必須與其他添加劑具有良好的相容性。毒性和易于加注對環境污染少，易于加注，溶解性和分散性好2.油氣田中使用的緩蝕劑油氣田中使用的緩蝕劑：2.油氣田中使用的緩蝕劑FormationunitUpperKirkukMB1MB2NahrUmrtype

CaCl2CaCl2CaCl2CaCl2PH

7.15.956.96.3TotalSalinityppm

202795166840166661Na+mg/l

672576036960015Ca2+mg/l

920080008681Mg2+mg/l

24301944993Fe2+mg/l

NilNil74Ba2+mg/l

1K+mg/l

20811707716Sr2+mg/l

1141498356Cl-mg/l74565129575114488107098SO42-mg/l

320360874HCO3-mg/l

4274517263CO32-mg/l

NilNil0FormationwateranalysisCl-withsmallradiuscanpenetratethecorrosionfilmeasily.BecauseofhighCl-concentration,localizedcorrosionlikelypossible.3.國外某油田腐蝕介質和環境分析FormationKirkukSadiKhasibMB1MB2NahrUmrYamamaTemperature(℃)68.586.188.896.995.6112.1148.9Pb(psi)925312536232656256129542829Sulphur(wt%)NIL3.74.34.36NIL2.021.49CO2(mole%)0.031.810.532.242.040.50.61H2S(mole%)0000.280.260NILCO2(psi)0.277556.562519.201959.494452.244414.7717.2569H2S(psi)0007.43686.65860NILcorrosiveenvironmentindifferentformationsEachformationcontainsCO2,MishrifformationcontainsH2Sgas3.國外某油田腐蝕介質和環境分析3.國外某油田腐蝕介質和環境分析根據上述PVT分析結果可知：目標層Sadi層、Yamama層以及Mishrif層中地層水中礦化度較高（1.6*105~2.2*105），且含有極高的Cl-濃度（1.1*105），結垢的傾向較大，同時較高濃度的Cl-

會增大金屬材料在油田中的腐蝕，會促進點蝕的發生從伴生氣分析中可知Sadi層、Yamama層基本不含H2S，腐蝕氣體為CO2氣體；Mishrif的兩套含油層系MB1、MB2的H2S含量均較高，同時含有CO2氣體T(℃)PCO2(MPa)PH2S(MPa)C(Cl-)Watercut(%)Sadi850.408000030Yamama0.1013000050Mishrif900.50.1130000301.實驗方法：實驗方法極化曲線SEMPSS動態失重4.模擬環境下管材耐蝕性分析2.L80-1碳鋼和13Cr在模擬Yamama層中動態腐蝕情況NameofthelayerPH2S/MPaPCO2/MPaCl-/mg?L-1H2O/%Yamama00.1130000504.模擬環境下管材耐蝕性分析L80-1碳鋼在不同溫度Yamama層中動態腐蝕情況T溫度明顯改變腐蝕產物膜的結構，從而影響腐蝕速率和腐蝕形式4.模擬環境下管材耐蝕性分析120℃90℃90℃150℃150℃120℃24abca-90℃,50%b-1200℃,50%c-150℃,50%溫度并不明顯影響腐蝕產物的組成.腐蝕產物的主成分為Ca(FeMg)(CO3)24.模擬環境下管材耐蝕性分析13Cr鋼在不同溫度Yamama層中動態腐蝕情況T溫度明顯改變腐蝕產物膜的結構，從而影響腐蝕速率和腐蝕形式4.模擬環境下管材耐蝕性分析120℃90℃90℃150℃150℃120℃3.L80-1碳鋼在模擬Sadi層中動態腐蝕情況NameofthelayerPH2S/MPaPCO2/MPaCl-/mg?L-1T/℃H2O/%Sadi00.4800008530Vcor=0.1914mm/a4.模擬環境下管材耐蝕性分析abc4.L80-1碳鋼在模擬Mishrif層中腐蝕情況NameofthelayerPH2S/MPaPCO2/MPaCl-/mg?L-1T/℃H2O/%Mishrif0.10.51300009030Vcor=0.8482mm/a4.模擬環境下管材耐蝕性分析abc從上述模擬介質中腐蝕情況來看，L80-1碳鋼在H油田模擬介質中耐蝕性較差。在同時含有H2S和CO2的Mishrif層中腐蝕速率達到了0.85mm/a，在僅含CO2的Sadi層和Yamama層中的腐蝕速率也達到0.2mm/a，腐蝕速率大于部頒標準，且局部腐蝕現象嚴重,在該油田中使用可能會出現穿孔現象，使用時必須添加緩蝕劑。13Cr鋼耐蝕性較好，在Yamama層中的腐蝕速率最高僅有0.05mm/a,遠小于部頒標準，能夠單獨用于該油田層的開采運輸4.模擬環境下管材耐蝕性分析在飽和CO2模擬Sadi地層水中緩蝕劑（50ppm）對L80-1碳鋼的緩蝕率L80-1碳鋼在含50ppm不同緩蝕劑飽和CO2模擬Sadi地層水中的極化曲線1.Sadi層CO2緩蝕劑靜態初選實驗5.模擬環境下緩蝕劑篩選工作針對Sadi層地層水水質，采用靜態掛片和極化曲線法在飽和CO2溶液中進行緩蝕劑的初選，選用國內緩蝕劑產品，其中H-1、K-1、T-1為咪唑啉衍生物類；K-2、I-1為季銨鹽類；K-3為喹啉類;

M-1、X-1為油酸咪唑啉；靜態失重下四種緩蝕劑緩蝕率與濃度的關系5.模擬環境下緩蝕劑篩選工作H-1M-1K-2K-1空白H-1（100ppm）M-1(100ppm)K-1(100ppm)K-2(100ppm)H-1（200ppm）M-1(200ppm)K-1(200ppm)Vcormm/a0.19140.04120.07490.04110.10720.03230.09220.0689分別對靜態下篩選出的四種緩蝕劑進行高溫高壓釜動態失重實驗，實驗條件：模擬Sadi層腐蝕環境，85℃,80000ppmCl-,Pco2=0.4MPa,Watercut=30%5.模擬環境下緩蝕劑篩選工作L80-1在85℃模擬Sadi層腐蝕環境下的腐蝕產物微觀形貌a.500xb.2000xab5.模擬環境下緩蝕劑篩選工作aebcda為未加入緩蝕劑時L80-1表面腐蝕產物形貌圖b,c分別為加入100ppm和200ppmH-1緩蝕劑后SEM圖d,e

分別為加入100ppm和200ppmK-1緩蝕劑后SEM圖5.模擬環境下緩蝕劑篩選工作6.總結根據實驗可