【摘 要】
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探明油气田二氧化碳腐蚀基础理论,有助于指导石油和天然气生产中对现有油套管材料的优化选择和新材料的开发,制定合理的防腐方案。但迄今为止,油气田二氧化碳腐蚀的基础理论
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探明油气田二氧化碳腐蚀基础理论,有助于指导石油和天然气生产中对现有油套管材料的优化选择和新材料的开发,制定合理的防腐方案。但迄今为止,油气田二氧化碳腐蚀的基础理论研究是一薄弱环节。本文采用高温、高压动态腐蚀模拟试验与理论分析相结合的方法,研究了油气田常用的油套管材料N80、1Cr、3Cr 和13Cr 的腐蚀产物膜结构特性、局部腐蚀机理和试验装置中材料表面的剪应力,建立了碳钢油套管的二氧化碳均匀腐蚀速率预测模型。高温高压CO2 腐蚀动态模拟试验结果表明,在本文所设定的试验控制条件下,油气田生产中常用的油套管材料的腐蚀程度排序为:3Cr>1Cr>N80>13Cr。13Cr 表现出了很强的耐蚀能力,但低铬钢表现的耐蚀性能不如N80 钢。材料在原油中的腐蚀速率非常小,这验证了原油中含有对CO2 腐蚀具有缓蚀作用的成分。利用D/max-rA 衍射仪和S-450 型扫描电镜的X 射线能量色散谱仪EDAX9100/60 研究了腐蚀产物膜的结构特性。结果表明,13Cr钢表现出了良好的耐二氧化碳腐蚀性能,材料表面的腐蚀产物较少;对于低含Cr 钢,随着Cr含量的增加,腐蚀产物晶体尺寸增加,腐蚀产物中铬含量也增加,腐蚀产物更坚硬,从而使腐蚀产物内部应力增大,腐蚀产物膜的稳定性减弱,破坏越严重;而且,低含铬钢比N80 钢的腐蚀产物膜破坏程度更严重。在局部腐蚀的研究中,研究了N80 钢、1Cr 钢和3Cr 钢在本试验条件下点蚀的形成机理。对于N80 钢的点蚀,材料表面麻点多,蚀坑少而浅,点蚀主要是腐蚀产物膜本身的不完整性造成的;1Cr 钢表面的点蚀较多,其深度比N80深,流体剪应力造成的腐蚀产物膜局部破坏是产生点蚀的主要原因;对于3Cr
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