钻井采油及集输系统的腐蚀与防护ppt课件.ppt

腐蚀与防护第二章钻井、采油及集输系统的腐蚀与防护石油工业中的设备集输设备石油工业中的腐蚀现状与危害油泵腐蚀油管腐蚀穿孔第二章钻井、采油及集输系统的腐蚀与防护第一节钻井工程的腐蚀与防护表2-1钻井过程中金属局部腐蚀类型及特征1、钻井液
（1）钻井液组成及温度对腐蚀的影响。1、钻井液
（1）钻井液组成及温度对腐蚀的影响。不同类型的盐水对钢的腐蚀速率不同，在36%NaCl盐水中的腐蚀速率大于在15%NaCl+10%Na2SO4盐水中的腐蚀速率，说明Cl-引起钢片的电化学腐蚀比SO42-严重。（2）钻井液密度对腐蚀的影响
不同密度加重钻井液的腐蚀速率亦各不同。钻井液的加重材料为重晶石，钢片在120℃下，不同密度的钻井液进行动态扰动达37h，其结果见表2-4。（2）钻井液密度对腐蚀的影响（3）钻井液pH值对腐蚀的影响2、氧气
钻井过程中，由于钻井液循环系统是非密闭的，大气中的氧通过振动筛、泥浆罐、泥浆泵等设备在钻井液循环过程中混入钻井液，成为游离氧，部分氧溶解在钻井液中，直到饱和状态。

水中的氧达到饱和时可含8-12mg/L，而氧在相当低的含量下（少于1mg/L）就能引起严重腐蚀。

钻井液中的溶解氧是钻杆腐蚀的主要原因之一。无固相盐水体系的腐蚀速率见表2-3。

表2-3无固相盐水体系的腐蚀速率氧对钢材的腐蚀作用如下：
①电化学腐蚀。
反应式：4Fe+6H2O→4Fe(OH)3
Fe(OH)3在pH值低于4时形成沉淀。
阳极处：Fe→Fe2+
阴极处：O2+2H2O+4e→4OH-
②附着铁锈下的氧浓差电池腐蚀。
③氧作为耗氧细菌的原料，使细菌大量繁殖产生腐蚀。
④氧与其他腐蚀因素产生协同效应，加速钢材腐蚀。
氧的腐蚀性受氧浓度、温度、pH值等因素的制约。单一的氧腐蚀是均匀腐蚀，大气中的钻井设备腐蚀就是氧腐蚀的典型代表。氧在水中的溶解度随溶液温度的升高和矿化度的增加而下降，因而，饱和盐水钻井液中含溶解氧量少，其腐蚀性弱。3、硫化氢
硫化氢对钻具及钻井设备具有强烈的腐蚀性。侵入钻井液体系的硫化氢可来自下列几个方面：

a.含硫化氢的地层流体。
b.钻井液中含硫添加剂(如磺化酚醛树脂等)的分解。
c.采用含硫的接头丝扣润滑剂发生化学反应。
d.细菌对存在于钻井液中硫酸盐的作用。
3、硫化氢
硫化氢腐蚀表现的形式有以下几种：
①电化学腐蚀。
②氢诱发裂纹(HIC)和氢鼓泡〔HB)。
③硫化物应力开裂（SSC）。

氢鼓泡硫化物应力开裂3、硫化氢
普遍认为硫化氢对钢有极强的腐蚀性，而且其还是一种很强的渗氢介质，可以导致钢材料的氢脆。分两部分：
硫化氢的电化学腐蚀
相比于二氧化碳和氧气，硫化氢在水中溶解度很高，且溶解后呈酸性。

硫化氢电离产物吸附在金属表面，氢离子为很强的去极化剂，很容易在阴极得到电子，同时削弱了铁原子间的金属键，进一步促进阳极溶解反应，从而使金属腐蚀。

硫化氢导致氢脆
目前无统一理论，一种理论认为，钢材在缺陷处，可以捕获氢，这些缺陷就成为氢的富集区。当氢在金属内部富集就会产生氢气，压力可至300MPa，使钢材脆化。4、二氧化碳
干CO2是一种非腐蚀性气体，但是当存在水时，水与CO2反应生成碳酸，引起腐蚀作用。碳酸与铁反应生成碳酸铁，管材成片状脱落，减少管壁厚度。
一般情况下，CO2腐蚀与pH值的变化有函数关系，pH降低，CO2腐蚀就严重，反之，pH升高，腐蚀性降低，但该介质易结垢。CO2可来自以下几个方面

（1）含CO2的地层流体。
（2）采用CO2混相驱技术提高原油采收率而向地层注入的CO2。
（3）钻井过程中的补水进气。

通常使用碱性钻井液或添加缓蚀剂是控制二氧化碳腐蚀的有效方法。塔里木油田某井油管CO2腐蚀形貌图二、钻井过程中的防腐蚀措施
1、控制钻井液的腐蚀性
①控制pH值。
通常将钻井液泥浆pH值提高到10以上。
②正确选择缓蚀剂。
③添加除氧剂。
国内外广泛使用的除氧剂为亚硫酸盐。
④选择性添加除硫剂。
除硫剂的作用原理：通过化学反应将钻井液中的可溶性硫化物等转化成一种稳定的，不与钢材起反应的惰性物质，从而降低钻具的腐蚀。
常用的除硫剂是海绵铁和微孔碱式碳酸锌。
⑤控制含砂量。采用固体或气体还原剂还原去除铁矿石或球团中的氧得到的内部含有海绵状孔隙的铁。表2-6列出了钻井液中有害组分来源，推荐了常用的减缓腐蚀处理方法，值得在钻井实际过程中考虑。2、使用内防腐层钻杆
钻杆内涂层防腐是使金属与腐蚀介质隔绝，不使腐蚀介质与金属直接接触。从而，大大减少钻杆的腐蚀疲劳，可延长钻杆使用寿命1倍以上。
3、钻井过程中的腐蚀监测
目前比较成熟的方法是腐蚀环法，即在钻杆公扣端部与母扣凹槽的部位放一个金属腐蚀试验环，放入井下与钻井液接触一段时间后，提起钻杆取下腐蚀试验环进行检测。
①腐蚀试验环的安装。
②腐蚀试验环的处