鉆井采油與集輸系統(tǒng)腐蝕與防護(hù)

鉆井采油與集輸系統(tǒng)腐蝕與防護(hù)第一頁，共120頁。第二章鉆井、采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕與防護(hù)

第二頁，共120頁。

石油工業(yè)是由石油勘探，鉆井，開發(fā)，采油，油氣集輸，油氣處理，油氣儲(chǔ)存、運(yùn)輸、石油煉制等環(huán)節(jié)組成的。由于石油工業(yè)中的特殊環(huán)境，采用的材料幾乎都是金屬，而且金屬設(shè)備在每一個(gè)環(huán)節(jié)都存在腐蝕現(xiàn)象。第三頁，共120頁。油氣井設(shè)備：鉆具、鉆桿、井筒、套管和井口裝置。集輸設(shè)備：輸油氣管線、回注管線、閥門、壓力容器和儲(chǔ)罐。煉化設(shè)備：常減壓裝置、催化裂化裝置、延遲焦化裝置、催化重整裝置、制氫裝置等。海上設(shè)備：固定平臺(tái)、鋼筋混凝土柱和海底管道等。第四頁，共120頁。第五頁，共120頁。集輸設(shè)備第六頁，共120頁。

石油產(chǎn)業(yè)中的腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失越占產(chǎn)值的6％。腐蝕事件頻繁發(fā)生。某油田（小型油田）1993年有400多口油井因井下管柱或共居的腐蝕而頻繁停產(chǎn)作業(yè)，100多口注水井套管因腐蝕穿孔，更換注水井套管耗費(fèi)3950萬元。石油工業(yè)的腐蝕還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，例如1994年俄羅斯的集輸管線破裂，原油泄漏，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。第七頁，共120頁。油泵腐蝕集輸管線穿孔集輸管線埋地彎頭腐蝕輕烴站冷卻器腐蝕油井管腐蝕第八頁，共120頁。油管腐蝕穿孔油管腐蝕穿孔油管腐蝕穿孔防腐桿本體腐蝕斷第九頁，共120頁。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第十頁，共120頁。一、鉆井過程中的腐蝕

鉆井過程中的腐蝕介質(zhì)主要來自大氣、鉆井液和地層產(chǎn)出物，通常是幾種組分同時(shí)存在。對(duì)鉆井專用管材、井下工具、井口裝置等金屬常見的腐蝕類型有：應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、硫化物應(yīng)力開裂、點(diǎn)蝕（坑點(diǎn)腐蝕）、湍流腐蝕（沖蝕）等，其特征見表2-l。。第十一頁，共120頁。表2-1鉆井過程中金屬局部腐蝕類型及特征第十二頁，共120頁。1.鉆井液（1）鉆井液組成及溫度對(duì)腐蝕的影響。表2-2未經(jīng)處理的鉆井液的腐蝕速率第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十三頁，共120頁。1.鉆井液（1）鉆井液組成及溫度對(duì)腐蝕的影響。表2-3無固相鹽水體系的腐蝕速率掛片類型第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十四頁，共120頁。不同類型的鹽水對(duì)鋼的腐蝕速率不同，在36%NaCl鹽水中的腐蝕速率大于在15%NaCl+10%Na2SO4鹽水中的腐蝕速率，說明Cl-引起鋼片的電化學(xué)腐蝕比SO42-嚴(yán)重。不同溫度下，鋼片的腐蝕速率也不同，靜態(tài)20℃下，各種鹽水介質(zhì)的腐蝕速率均小于0.1g/(m2·h)，而高溫下鋼片在鹽水介質(zhì)中腐蝕速率明顯增加，是常溫下腐蝕速率的幾十倍甚至上千倍。因此，在鉆深井時(shí)，必須注意鉆井液在高溫下的腐蝕與防護(hù)問題。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十五頁，共120頁。（2）鉆井液密度對(duì)腐蝕的影響不同密度加重鉆井液的腐蝕速率亦各不同。鉆井液的加重材料為重晶石，鋼片在120℃下，不同密度的鉆井液進(jìn)行動(dòng)態(tài)擾動(dòng)達(dá)37h，其結(jié)果見表2-4。表2-4不同密度加重鉆井液的腐蝕效率第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十六頁，共120頁。（2）鉆井液密度對(duì)腐蝕的影響

重晶石的加量從50％增加到160％，腐蝕速率從0.0539g/(m2·h)增大到0.2888g/(m2·h)，增大了5倍。說明鉆井液中的固相顆粒對(duì)鉆桿腐蝕影響較大，固相顆粒含量越高，對(duì)金屬表而的腐蝕越大，因此，在鉆砂巖和砂質(zhì)地層時(shí)鉆井液中會(huì)含有磨蝕性砂粒，其含量必須控制在最低限度。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十七頁，共120頁。（3）鉆井液pH值對(duì)腐蝕的影響表2-5pH值對(duì)鉆井液腐蝕速率的影響一般說來，鉆具的腐蝕速率隨鉆井液腐蝕速率的增加而增加；隨鉆井液pH的上升，腐蝕速率會(huì)逐漸降低。

控制鉆井液的pH值是控制鉆具腐蝕的主要措施之一。

控制鉆井液的pH值大于10會(huì)大大延長金屬材料的使用壽命。

第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十八頁，共120頁。2.氧氣

鉆井過程中，由于鉆井液循環(huán)系統(tǒng)是非密閉的，大氣中的氧通過振動(dòng)篩、泥漿罐、泥漿泵等設(shè)備在鉆井液循環(huán)過程中混入鉆井液，成為游離氧，部分氧溶解在鉆井液中，直到飽和狀態(tài)。水中的氧達(dá)到飽和時(shí)可含8-12mg/L，而氧在相當(dāng)?shù)偷暮肯拢ㄉ儆?mg/L）就能引起嚴(yán)重腐蝕。鉆井液中的溶解氧是鉆桿腐蝕的主要原因之一。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第十九頁，共120頁。

無固相鹽水體系的腐蝕速率見表2-3。表2-3無固相鹽水體系的腐蝕速率第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十頁，共120頁。氧對(duì)鋼材的腐蝕作用如下：①電化學(xué)腐蝕。反應(yīng)式：4Fe+6H2O→4Fe(OH)3Fe(OH)3在pH值低于4時(shí)形成沉淀。

陽極處：Fe→Fe2+

陰極處：O2+2H2O+4e→4OH-②附著鐵銹下的氧濃差電池腐蝕。③氧作為耗氧細(xì)菌的原料，使細(xì)菌大量繁殖產(chǎn)生腐蝕。④氧與其他腐蝕因素產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，加速鋼材腐蝕。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十一頁，共120頁。

氧的腐蝕性受氧濃度、溫度、pH值等因素的制約。單一的氧腐蝕是均勻腐蝕，大氣中的鉆井設(shè)備腐蝕就是氧腐蝕的典型代表。氧在水中的溶解度隨溶液溫度的升高和礦化度的增加而下降，因而，飽和鹽水鉆井液中含溶解氧量少，其腐蝕性弱。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十二頁，共120頁。3.硫化氫

硫化氫對(duì)鉆具及鉆井設(shè)備具有強(qiáng)烈的腐蝕性。

第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十三頁，共120頁。3.硫化氫

侵入鉆井液體系的硫化氫可來自下列幾個(gè)方面：

a.含硫化氫的地層流體。

b.鉆井液中含硫添加劑(如磺化酚醛樹脂等)的分解。

c.采用含硫的接頭絲扣潤滑劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

d.細(xì)菌對(duì)存在于鉆井液中硫酸鹽的作用。

第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十四頁，共120頁。3.硫化氫

硫化氫腐蝕表現(xiàn)的形式有以下幾種：

①電化學(xué)腐蝕。

②氫誘發(fā)裂紋(HIC)和氫鼓泡〔HB)。

③硫化物應(yīng)力開裂（SSC）。

氫鼓泡硫化物應(yīng)力開裂第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十五頁，共120頁。3.硫化氫

普遍認(rèn)為硫化氫對(duì)鋼有極強(qiáng)的腐蝕性，而且其還是一種很強(qiáng)的滲氫介質(zhì)，可以導(dǎo)致鋼材料的氫脆。分兩部分：硫化氫的電化學(xué)腐蝕相比于二氧化碳和氧氣，硫化氫在水中溶解度很高，且溶解后呈酸性。

第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十六頁，共120頁。硫化氫電離產(chǎn)物吸附在金屬表面，氫離子為很強(qiáng)的去極化劑，很容易在陰極得到電子，同時(shí)削弱了鐵原子間的金屬鍵，進(jìn)一步促進(jìn)陽極溶解反應(yīng)，從而使金屬腐蝕。硫化氫導(dǎo)致氫脆目前無統(tǒng)一理論，一種理論認(rèn)為，鋼材在缺陷處，可以捕獲氫，這些缺陷就成為氫的富集區(qū)。當(dāng)氫在金屬內(nèi)部富集就會(huì)產(chǎn)生氫氣，壓力可至300MPa，使鋼材脆化。第二十七頁，共120頁。4.二氧化碳

干CO2是一種非腐蝕性氣體，但是當(dāng)存在水時(shí)，水與CO2反應(yīng)生成碳酸，引起腐蝕作用。碳酸與鐵反應(yīng)生成碳酸鐵，管材成片狀脫落，減少管壁厚度。一般情況下，CO2腐蝕與pH值的變化有函數(shù)關(guān)系，pH降低，CO2腐蝕就嚴(yán)重，反之，pH升高，腐蝕性降低，但該介質(zhì)易結(jié)垢。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二十八頁，共120頁。CO2可來自以下幾個(gè)方面

（1）含CO2的地層流體。（2）采用CO2混相驅(qū)技術(shù)提高原油采收率而向地層注入的CO2。（3）鉆井過程中的補(bǔ)水進(jìn)氣。通常使用堿性鉆井液或添加緩蝕劑是控制二氧化碳腐蝕的有效方法。第二十九頁，共120頁。

塔里木油田某井油管CO2腐蝕形貌圖第三十頁，共120頁。二、鉆井過程中的防腐蝕措施1.控制鉆井液的腐蝕性①控制pH值。

通常將鉆井液泥漿pH值提高到10以上。

②正確選擇緩蝕劑。

③添加除氧劑。國內(nèi)外廣泛使用的除氧劑為亞硫酸鹽。

④選擇性添加除硫劑。除硫劑的作用原理：通過化學(xué)反應(yīng)將鉆井液中的可溶性硫化物等轉(zhuǎn)化成一種穩(wěn)定的，不與鋼材起反應(yīng)的惰性物質(zhì)，從而降低鉆具的腐蝕。

常用的除硫劑是海綿鐵和微孔堿式碳酸鋅。

⑤控制含砂量。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十一頁，共120頁。第三十二頁，共120頁。

表2-6列出了鉆井液中有害組分來源，推薦了常用的減緩腐蝕處理方法，值得在鉆井實(shí)際過程中考慮。表2-6鉆井液中有害組分來源與防治措施第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十三頁，共120頁。2.使用內(nèi)防腐層鉆桿

鉆桿內(nèi)涂層防腐是使金屬與腐蝕介質(zhì)隔絕，不使腐蝕介質(zhì)與金屬直接接觸。從而，大大減少鉆桿的腐蝕疲勞，可延長鉆桿使用壽命1倍以上。3.鉆井過程中的腐蝕監(jiān)測目前比較成熟的方法是腐蝕環(huán)法，即在鉆桿公扣端部與母扣凹槽的部位放一個(gè)金屬腐蝕試驗(yàn)環(huán)，放入井下與鉆井液接觸一段時(shí)間后，提起鉆桿取下腐蝕試驗(yàn)環(huán)進(jìn)行檢測。①腐蝕試驗(yàn)環(huán)的安裝。②腐蝕試驗(yàn)環(huán)的處理。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十四頁，共120頁。三、鉆桿腐蝕疲勞及其保護(hù)

鉆桿在使用過程中要長期經(jīng)受拉、扭、彎曲等交變應(yīng)力的作用，易造成鉆桿的腐蝕疲勞，同時(shí)，鉆桿外壁要受到套管和井壁的摩擦，井內(nèi)介質(zhì)的腐蝕及泥漿循環(huán)時(shí)對(duì)鉆桿內(nèi)外表面沖刷而產(chǎn)生的腐蝕，各種腐蝕同時(shí)作用、互相影響、加快了鉆桿的損壞。其中鉆桿的腐蝕疲勞失效是鉆桿使用中的最大威脅，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。表2-7鉆桿失效原因統(tǒng)計(jì)結(jié)果（%）第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十五頁，共120頁。1.鉆桿腐蝕疲勞的主要特征

鉆桿腐蝕疲勞常見的類型有：扭斷、沖蝕、母接頭破壞、公接頭斷裂。表2-8鉆桿常見的問題及原因第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十六頁，共120頁。根據(jù)全國油氣田鉆具失效情況調(diào)查分析，得到如下結(jié)論：①腐蝕疲勞是鉆桿失效的最主要的形式，約占55%-85%。②鉆桿腐蝕疲勞多發(fā)生在鉆桿上結(jié)構(gòu)變化較大的部位，如內(nèi)加厚過渡區(qū)消失處和內(nèi)螺紋接頭方臺(tái)肩根部。③鉆桿腐蝕疲勞多與先期的點(diǎn)蝕有關(guān)，對(duì)管體表面的機(jī)械損傷十分敏感。④鉆桿腐蝕疲勞多發(fā)生在井內(nèi)介質(zhì)腐蝕性嚴(yán)重的地區(qū)和井斜、方位變化較大的“狗腿”井段。⑤鉆桿發(fā)生疲勞的壽命受井內(nèi)介質(zhì)、井斜和方位變化、鉆桿結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等多種因素的影響。第三十七頁，共120頁。

2.鉆桿腐蝕疲勞的主要影響因素①損傷缺陷和坑點(diǎn)腐蝕的影響。②應(yīng)力的影響。③機(jī)械力的影響。④表面防腐層的影響。⑤材質(zhì)韌性的影響。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十八頁，共120頁。

3.防止鉆桿腐蝕疲勞破壞措施

①必須采取正確的操作步驟，盡量避免產(chǎn)生各種應(yīng)力。②采用無腐蝕性的連續(xù)相油基泥漿，如果用水基泥漿，要使泥漿的pH≥10才行，pH值低于10時(shí)要使用緩蝕劑。③選用內(nèi)防腐層鉆桿，鉆桿壽命可提高1~3倍。④在硫化物環(huán)境中，避免采用高強(qiáng)度鉆桿或鉆桿接頭。⑤新、舊鉆桿下井前應(yīng)進(jìn)行無損探傷，尤其對(duì)加厚過渡區(qū)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)腐蝕疲勞裂紋，把腐蝕疲勞損傷嚴(yán)重的鉆桿及時(shí)排除。⑥要考慮鉆桿的沖擊韌性。⑦鉆桿的存放，必須保證良好的防腐蝕環(huán)境，存放不宜超過2年。⑧優(yōu)化鉆具組合和結(jié)構(gòu)，改善鉆桿的應(yīng)力分布，減小結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力集中。⑨根據(jù)鉆具負(fù)荷采用內(nèi)平鉆桿，推廣加厚結(jié)構(gòu)改進(jìn)型新鉆桿。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第三十九頁，共120頁。四、鉆桿內(nèi)防腐層應(yīng)用實(shí)例實(shí)踐表明，鉆桿內(nèi)壁涂敷防腐涂料提高了鉆井工作效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。（1）鉆桿涂料

目前，國內(nèi)外使用的鉆桿涂料主要為溶劑型涂料，其成膜物質(zhì)以環(huán)氧酚醛樹脂作基料配制而成。（2）鉆桿噴涂工藝流程鉆桿噴涂工藝流程：鉆桿進(jìn)廠檢驗(yàn)→高壓熱水沖洗管端絲扣(去除油污雜質(zhì))→400℃高溫烘烤（燒毀舊涂層和有機(jī)物并松弛氧化層)→噴砂除銹→底漆噴涂→連續(xù)護(hù)干燥→面漆噴涂→批式爐固化→質(zhì)量檢查。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第四十頁，共120頁。（3）鉆桿防腐層應(yīng)用

華北油田使用國產(chǎn)涂料噴涂鉆桿，完成鉆井25口，防腐層未發(fā)現(xiàn)任何破損，防腐層表面仍光滑，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁腐蝕坑點(diǎn)。此時(shí)，經(jīng)對(duì)鉆桿防腐層物理化學(xué)性能檢驗(yàn)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)沒有明顯降低，預(yù)計(jì)鉆桿內(nèi)防腐層可延長鉆桿使用壽命l-3倍。由于內(nèi)防腐層鉆桿內(nèi)壁光滑，還可以降低泥漿流動(dòng)阻力，提高流速10%-15%；降低泵壓2MPa，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第四十一頁，共120頁。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第四十二頁，共120頁。采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕是指原油及其采出液、伴生氣在采油井、計(jì)配站、集輸管線、集中處理站和回注系統(tǒng)的金屬管線、設(shè)備、容器內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)腐蝕以及與土壤、空氣接觸所造成的外腐蝕。油田生產(chǎn)過程中內(nèi)腐蝕造成的破壞一般占主要地位。由于油田所處地理位置及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不同，其腐蝕特征和腐蝕影響因素也不同，因此，有針對(duì)性的采取防腐措施，減緩大氣、土壤和油氣集輸介質(zhì)的腐蝕是十分必要的。第四十三頁，共120頁。華北油田含高二氧化碳餾-58井使用18個(gè)月油管腐蝕穿孔

渤中13-11含二氧化碳油井套管腐蝕穿孔/裂開井下766~1955

m段超聲電視錄象(0~766m和1955

~2083m段套管良好)

第四十四頁，共120頁。油田注水管線的碳酸鈣/碳酸鎂垢（當(dāng)流速偏高時(shí)，垢分布不均勻）第四十五頁，共120頁。一、大氣腐蝕由大氣中的水、氧、酸性污染物等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕，稱為大氣腐蝕。

通常所說的大氣腐蝕，就是指金屬材料在常溫下潮濕空氣中的腐蝕。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第四十六頁，共120頁。大氣的近似組成(10oC，100KPa)第四十七頁，共120頁。

空氣中氧的含量約23%，是大量的也是主要的腐蝕劑，直接參與金屬的腐蝕反應(yīng)?？諝庀鄬?duì)濕度對(duì)金屬的大氣腐蝕也有重要影響。(相對(duì)濕度：空氣中水蒸氣含量與同溫度下飽和水蒸氣含量的比值的百分?jǐn)?shù))。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第四十八頁，共120頁。?最常見的大氣腐蝕現(xiàn)象——生銹?世界上60%以上的鋼材在大氣環(huán)境中使用大氣腐蝕損失占總腐蝕損失量>50%?對(duì)于某些功能材料（微電子電路）、文物、裝飾材料等，輕微大氣腐蝕也不允許第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第四十九頁，共120頁。?大氣腐蝕以均勻腐蝕為主–也包括點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、微動(dòng)腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞等?大氣腐蝕屬于液膜下的電化學(xué)腐蝕–區(qū)別于浸于電解質(zhì)溶液中的腐蝕第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十頁，共120頁。一、大氣腐蝕1、大氣腐蝕的類型

一般地講，鋼材在大氣條件下，遭受大氣腐蝕有三種類型。

①干燥的大氣腐蝕②潮濕的大氣腐蝕

③可見液膜下的大氣腐蝕

第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十一頁，共120頁。①干燥的大氣腐蝕

在空氣非常干燥的條件下，金屬表面不存在水膜時(shí)的腐蝕稱為干的大氣腐蝕。其特點(diǎn)是在金屬表面形成一層保護(hù)性氧化膜(1-10nm)，并常常伴隨金屬表面的失澤。如銅、銀被硫化物污染的空氣腐蝕所造成的失澤現(xiàn)象。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十二頁，共120頁。②潮濕的大氣腐蝕

大氣的相對(duì)濕度在100％以下，金屬表面存在著肉眼不可見的薄水膜(10nm-1m)時(shí)所發(fā)生的腐蝕稱為潮濕的大氣腐蝕。

若大氣中有酸性污染物CO2、H2S、SO2等，腐蝕顯著加快。例如，鐵在大氣中沒被雨、雪淋到時(shí)的生銹即屬于潮的大氣腐蝕。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十三頁，共120頁。③可見液膜下的大氣腐蝕

水分在金屬表面已成液滴凝聚而形成肉眼可見的液膜層(1m-1mm)時(shí)所發(fā)生的腐蝕稱為濕大氣腐蝕。

當(dāng)空氣中的相對(duì)濕度在100％左右，或者當(dāng)雨、雪、霜及水沫等直接落在金屬表面上時(shí)，就發(fā)生這種腐蝕。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十四頁，共120頁。2、大氣腐蝕的電化學(xué)過程（1）陰極過程金屬發(fā)生大氣腐蝕時(shí)，由于氧很容易到達(dá)陰極表面，故陰極過程主要依靠氧的去極化作用，即氧向陰極表面擴(kuò)散，作為去極化劑，在陰極進(jìn)行還原反應(yīng)。

氧的擴(kuò)散速率控制著陰極上氧的去極化作用的速率，并進(jìn)而控制著整個(gè)腐蝕過程的速率。中性及堿性介質(zhì)：O2+2H2O+4e→4OH-

酸性介質(zhì)：O2+2H-+4e→2H2O（2）陽極過程金屬作為陽極發(fā)生溶解的過程M+xH2O→Mn+·

xH2O+ne第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十五頁，共120頁。3、大氣腐蝕的特點(diǎn)（1）干燥的大氣腐蝕：純的化學(xué)作用，腐蝕速度小，破壞性非常小。（2）大氣腐蝕發(fā)生在金屬表面上存在的水膜中時(shí)，由電化學(xué)腐蝕引起的。

①不同于金屬沉浸在電解液中的電化學(xué)腐蝕是吸氧腐蝕—不是析氫腐蝕②水膜（相對(duì)濕度100%）中的雜質(zhì)（O2、CO2、HCl、SO2

及鹽類等），形成電解質(zhì)溶液，促進(jìn)水膜下金屬腐蝕。

③金屬表面水膜下的腐蝕主要是由于金屬表面電化學(xué)不均勻性造成的微電池。水膜較厚時(shí)，形成氧濃差腐蝕電池。潮濕的大氣腐蝕：水膜薄，氧易于透過薄膜，陰極易進(jìn)行，陽極鈍化受到阻滯，主要受陽極控制?？梢娨耗は碌拇髿飧g：水膜厚，氧不易透過水膜，陰極速度減慢，主要受陰極控制。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十六頁，共120頁。4、大氣腐蝕的影響因素

①水的影響

在大氣環(huán)境下對(duì)鋼材起腐蝕作用的物質(zhì)中，水是主要因素(一般地講濕度越大，腐蝕性就越強(qiáng))。

第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十七頁，共120頁。4、大氣腐蝕的影響因素②SO2的影響（最嚴(yán)重）

鋼材的腐蝕速率隨大氣中的SO2含量的增加而增加。

圖2-2大氣中SO2含量對(duì)碳鋼腐蝕的影響第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十八頁，共120頁。4、大氣腐蝕的影響因素②SO2的影響

SO2溶于金屬表面的水膜，可反應(yīng)生成H2SO3或H2SO4,其pH值可達(dá)3-3.5,H2SO3是強(qiáng)去極化劑，對(duì)大氣腐蝕有加速作用，在陰極上去極化反應(yīng)如下：第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第五十九頁，共120頁。③海洋大氣影響

在海洋附近的大氣中，含有較多的鹽分，其主要成分是NaCl。Cl-具有極強(qiáng)的侵蝕性，因而它可加劇腐蝕。離海洋越遠(yuǎn)，大氣中的鹽分越少，腐蝕量也變小。圖2-3離海岸距離與大氣中海鹽含量及鋼腐蝕量的關(guān)系第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十頁，共120頁。④固體塵粒的影響

吸附水分子的凝聚中心，使水汽在低于正常臨界相對(duì)濕度下凝聚成水膜，因而加速了金屬的腐蝕。（防塵?。゛塵粒本身具有腐蝕性（銨鹽顆粒）b塵粒本身無腐蝕性，但能吸附腐蝕性物質(zhì)（炭粒吸附SO2）c塵粒本身無腐蝕性，又不吸收腐蝕活性物質(zhì)，如砂粒落在金屬表面會(huì)形成縫隙而凝結(jié)水分，形成氧濃差的局部腐蝕條件。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十一頁，共120頁。⑤其他影響HCl氣體–溶于水膜生成鹽酸，加速腐蝕

H2S氣體–在干燥大氣中引起銅、黃銅、銀等變色–在潮濕大氣中加速銅、鎳、黃銅、鐵和鎂的腐蝕氯化物–沿海地區(qū)受海風(fēng)吹起的海水形成的細(xì)霧—鹽霧–鹽霧降落在金屬表面，氯離子溶于水中生成鹽酸，對(duì)金屬腐蝕破壞

很大–汗液第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十二頁，共120頁。提高材料的耐蝕性

–向碳鋼中加入Cu、P、Cr、Ni、微量Ca和Si表面涂層保護(hù)

–油漆、金屬鍍層或暫時(shí)性保護(hù)涂層。

改變局部大氣環(huán)境

–使用氣相緩蝕劑和控制大氣濕度合理設(shè)計(jì)和環(huán)境保護(hù)

–防止縫隙中存水，避免落灰

–加強(qiáng)環(huán)保，減少大氣污染第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十三頁，共120頁。二、土壤腐蝕由于土壤作為腐蝕性介質(zhì)所具有的特征，使土壤腐蝕的電化學(xué)過程具有它自身的特點(diǎn)。金屬在土壤中的腐蝕與在電解液中的腐蝕本質(zhì)都是電化學(xué)腐蝕。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十四頁，共120頁。二、土壤腐蝕1.土壤電解質(zhì)的特點(diǎn)

（1）土壤性質(zhì)和結(jié)構(gòu)具有極大地不均勻性；（2）在土壤顆粒之間形成大量毛細(xì)管微孔或孔隙，孔隙中充滿空氣和水，鹽類溶解在水中，土壤就成為電解質(zhì)。（3）土壤的固體部分認(rèn)為固定不動(dòng)的，僅有土壤中氣相和液相可作有限的運(yùn)動(dòng)。

最具特征的性質(zhì)：氧的傳遞（土壤的微孔輸送）第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十五頁，共120頁。二、土壤腐蝕2.土壤腐蝕過程的特點(diǎn)

金屬和介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性形成腐蝕電池腐蝕電池—腐蝕微電池、宏電池金屬土壤腐蝕的陰極過程主要是氧的去極化作用。土壤的結(jié)構(gòu)和濕度對(duì)氧的流動(dòng)有很大影響。土壤越疏松，氧的滲透和流動(dòng)就越容易，金屬腐蝕就越嚴(yán)重。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十六頁，共120頁。2、土壤腐蝕的影響因素

土壤性質(zhì)

雜散電流的影響

土壤中的微生物的影響第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十七頁，共120頁。

①土壤性質(zhì)土壤的孔隙度、含水量、電阻率、pH值以及含鹽量等對(duì)土壤的腐蝕性有極大影響。

a.孔隙度的影響孔隙度越大管道腐蝕越嚴(yán)重。

b.土壤中含水量的影響隨著含水量增加腐蝕速率增加，當(dāng)含水量超過一定值以后，隨著含水量的增加腐蝕速率減小；當(dāng)土壤中含水在10%以下時(shí)，由于水分的短缺，土壤電阻加大，腐蝕速率急速降低。

c.電阻率的影響土壤電阻率越小腐蝕速率越高。

d.pH的影響隨著pH的降低腐蝕速率增加。

e.含鹽量的影響土壤中含鹽量越大電導(dǎo)率增大，從而提高土壤的腐蝕性。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十八頁，共120頁。②雜散電流的影響

雜散電流腐蝕程度要比一般的土壤腐蝕激烈得多。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第六十九頁，共120頁。③土壤中的微生物的影響硫酸鹽還原菌生存在土壤中是一種厭氧菌，它參加電極反應(yīng)，將可溶的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫，加速了腐蝕作用。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十頁，共120頁。與腐蝕有關(guān)的主要微生物的特性第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十一頁，共120頁。覆蓋層保護(hù)

–焦油瀝青、環(huán)氧煤瀝青質(zhì)、聚乙烯塑料膠帶防腐層及泡沫塑料防腐層改變土壤環(huán)境

–石灰石碎塊、加強(qiáng)排水以降低水位陰極保護(hù)

–覆蓋層和陰極保護(hù)法結(jié)合使用殺菌劑或抑菌劑改變環(huán)境條件抑制微生物生長第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十二頁，共120頁。三、采出水腐蝕在油田開發(fā)過程中，為了保持地層壓力，提高采收率，普遍采用注水開發(fā)工藝。初期采出液中含水很少常注清水。中、后期采出液中含水升高，經(jīng)聯(lián)合站脫水和污水處理后重新注入地層。水對(duì)金屬設(shè)備和管道會(huì)產(chǎn)生腐蝕，尤其是含有大量雜質(zhì)的油田污水對(duì)金屬會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕?？梢哉f，絕大多數(shù)油田設(shè)備內(nèi)腐蝕的主要原因都是因采出水而引起的。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十三頁，共120頁。1、采出水腐蝕的影響因素及特征溶解氧二氧化碳硫化氫細(xì)菌腐蝕溶解鹽類

pH值水溫流速空泡磨蝕第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十四頁，共120頁。1、采出水腐蝕的影響因素及特征①溶解氧油田水中的溶解氧在濃度小于0.1mg/L時(shí)就能引起碳鋼的腐蝕，因此，油層采出水中溶解氧濃度最好是小于0.05mg/L，不能超過0.1mg/L。

②二氧化碳二氧化碳在水中的溶解度隨壓力增加而增大，隨溫度升高而降低。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十五頁，共120頁。1、采出水腐蝕的影響因素及特征③硫化氫在油田采出水中往往含有硫化氫，它一方面來自含硫油田伴生氣在水中的溶解，另一方面來自硫酸鹽還原菌分解。碳鋼在含H2S的水中會(huì)產(chǎn)生腐蝕。

④細(xì)菌腐蝕在絕大多數(shù)注水開發(fā)的油田集輸系統(tǒng)中均存在硫酸鹽還原菌(SRB)，SRB的繁殖可使系統(tǒng)H2S含量增加，腐蝕產(chǎn)物中有黑色的FeS等存在，導(dǎo)致水質(zhì)明顯惡化，水變黑、發(fā)臭，不僅使設(shè)備，管道遭受嚴(yán)重腐蝕，而且還可能把雜質(zhì)引入油品中，使其性能變差。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十六頁，共120頁。1、采出水腐蝕的影響因素及特征⑤溶解鹽類油田水中含有相當(dāng)數(shù)量的溶解鹽，其中包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO、HCO3-、Ba2+、Sr2+等。⑥pH值碳鋼在堿性水中的均勻腐蝕速率低于酸性水。然而，在堿性水中，特別是水溫較高時(shí)，如果出現(xiàn)沉積物又不加以控制，則將導(dǎo)致嚴(yán)重的局部腐蝕。因此，可以認(rèn)為堿性體系將會(huì)降低碳鋼的均勻腐蝕速率，但有可能增加局部腐蝕或結(jié)垢的危險(xiǎn)。

第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十七頁，共120頁。1、采出水腐蝕的影響因素及特征⑦水溫一般情況下，水溫升高，腐蝕速度增大。

⑧流速起初由于水的運(yùn)動(dòng)攜帶了更多的氧到達(dá)金屬表面而增加了腐蝕速率。在流速高到一定值后，足夠的氧會(huì)到達(dá)金屬表面，可能引起金屬表面部分鈍化，此時(shí)腐蝕速率會(huì)下降。如果流速再進(jìn)一步增加，飩化膜或腐蝕產(chǎn)物膜的機(jī)械磨損又使腐蝕速率增加。⑨空泡磨蝕第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十八頁，共120頁。2、部分油田采出水性質(zhì)各油田的地理位置不同，地下產(chǎn)出水的水質(zhì)也不同，不同層位的地下水其水質(zhì)也不相同，因而腐蝕狀況及腐蝕因素也不相同，只有針對(duì)不同水質(zhì)采取不同防腐措施才能取得一定的效果。第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第七十九頁，共120頁。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第八十頁，共120頁。一、油井的腐蝕

油水井油管、套管及井下工具的腐蝕，習(xí)慣稱之為油井的腐蝕，一般受采出液及伴生氣組成的影響較大，產(chǎn)生腐蝕的主要影響因素有CO2和采出水組成。

CO2腐蝕最典型的特征是呈現(xiàn)局部的點(diǎn)蝕、輪癬狀腐蝕和臺(tái)面狀坑蝕。其中，臺(tái)面狀坑蝕是腐蝕過程最嚴(yán)重的一種情況。根據(jù)CO2分壓的大小，一般可確定是否存在腐蝕。分壓超過0.2MPa，有腐蝕；分壓在0.05-0.2MPa，可能有腐蝕；分壓小于0.05MPa，無腐蝕。第八十一頁，共120頁。當(dāng)油井采出液及伴生氣中含有H2S或硫酸鹽還原菌時(shí)，就有可能存在H2S腐蝕。

H2S的腐蝕特點(diǎn)是：①硫化氫離解產(chǎn)物HS-、S2-對(duì)腐蝕都有促進(jìn)作用。②不同條件下生成的腐蝕產(chǎn)物性質(zhì)不同。如低溫下形成FexSy促進(jìn)腐蝕，溫度較高時(shí)，形成的FeS則抑制腐蝕。③H2S除能引起局部腐蝕外，還容易引起硫化物應(yīng)力開裂。根據(jù)NACE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定H2S分壓超過3×10-4MPa時(shí)，敏感材料將會(huì)發(fā)生硫化物應(yīng)力開裂。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十二頁，共120頁。油井中的腐蝕主要有以下幾種：（1）井下工具及抽油桿的腐蝕（2）油管、套管的內(nèi)腐蝕（3）套管外腐蝕第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十三頁，共120頁。二、集輸系統(tǒng)的腐蝕

油氣集輸系統(tǒng)指的是油井采出液從井口經(jīng)單井管線進(jìn)入計(jì)量間，再經(jīng)計(jì)量支、干線進(jìn)入?yún)R管，最后進(jìn)入油氣集中聯(lián)合處理站，處理后的原油進(jìn)入原油外輸管道，長距離外輸。根據(jù)油品性質(zhì)和集輸工藝要求，有些原油還要經(jīng)中轉(zhuǎn)站加熱、加壓，再進(jìn)入?yún)R管。該系統(tǒng)中的油田建設(shè)設(shè)施主要包括原油集輸管線，加熱爐。伴熱水或摻水管線，閥門、泵以及小型原油儲(chǔ)罐等。其中以油氣集輸管線和加熱爐的腐蝕對(duì)油田正常生產(chǎn)的影響最大。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十四頁，共120頁。1、集輸管線的外腐蝕

集輸站外埋地管線，沿線土壤的腐蝕性及管線防腐保溫結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量差、老化破損等導(dǎo)致管線外腐蝕。

管線外腐蝕的原因如下：①土壤腐蝕性②土壤的宏電池腐蝕③保溫層破損④防腐層質(zhì)量較差，陰極保護(hù)不足⑤雜散電流干擾腐蝕⑥硫酸鹽還原菌對(duì)腐蝕的促進(jìn)作用⑦溫度影響第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十五頁，共120頁。2、集輸管線的內(nèi)腐蝕

集輸管線的內(nèi)腐蝕與原油含水率、含砂、產(chǎn)出水的性質(zhì)、工藝流程、流速、溫度等有密切關(guān)系。集輸管線的內(nèi)腐蝕與原油含水率、含砂、產(chǎn)出水的性質(zhì)、工藝流程、流速、溫度等有密切關(guān)系。存在著以下腐蝕類型：①集輸管線的管底部腐蝕。②輸量不夠的管線腐蝕。③油井出砂量大的區(qū)塊的管線腐蝕。④滲水工藝的集輸管線腐蝕。⑤含CO2產(chǎn)出水的腐蝕。⑥管線材質(zhì)的影響。⑦未進(jìn)行合理保護(hù)的影響。⑧流速的影響。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十六頁，共120頁。3、加熱爐的腐蝕

引起加熱爐腐蝕的原因有以下三方面；①當(dāng)原油中含有硫化物時(shí)，燃燒后會(huì)生成SO3或SO2，氧化硫與煙氣中的水蒸氣作用生成酸蒸氣，然后與凝結(jié)的水作用生成液態(tài)硫酸或亞硫酸，亞硫酸或硫酸均是強(qiáng)腐蝕劑。②當(dāng)金屬管壁的溫度低于酸露點(diǎn)時(shí)，在壁面上會(huì)形成較多的稀硫酸、亞硫酸鹽溶液，這些溶液大量吸附煙灰并發(fā)生反應(yīng)形成大量致密堅(jiān)硬的積灰。加速了金屬管壁的腐蝕。③原油燃燒后留下的不可燃部分主要是鈉、鉀、釩、鎂等金屬的固體鹽，還有碳素在燃燒不完全的情況下殘留下來的微粒以及燃料油中的不能蒸發(fā)汽化的那部分重質(zhì)烴類加熱后發(fā)生分解留下的殘?zhí)?。后者其形狀近似球形，直徑大致?0-200μm左右。這些積灰堵塞煙道嚴(yán)重惡化傳熱性能，并加重管壁腐蝕。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十七頁，共120頁。三、聯(lián)合站設(shè)備的腐蝕聯(lián)合站是進(jìn)行油、氣、水三相分離及處理的場所，一般分為油區(qū)和水區(qū)兩大部分。水區(qū)腐蝕比較嚴(yán)重，油區(qū)腐蝕常發(fā)生在水相部分或氣相部分，如三相分離器底部、罐底部、培頂部以及放水管線，加熱盤管等。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十八頁，共120頁。1、原油罐的腐蝕

聯(lián)合站內(nèi)原油罐的腐蝕包括外腐蝕和內(nèi)腐蝕。①外腐蝕主要是底板外壁的土壤腐蝕和罐外壁的潮濕的大氣腐蝕。②內(nèi)腐蝕情況比較復(fù)雜，在油罐的不同部位腐蝕因素和腐蝕程度都有所不同。

罐內(nèi)腐蝕特征為：

a.罐底腐蝕

b.罐壁腐蝕

c.罐頂腐蝕第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第八十九頁，共120頁。2、三相分離器的腐蝕

三相分離器的腐蝕穿孔往往發(fā)生在焊縫及其附近，原因有以下兩點(diǎn)：①焊條材質(zhì)選擇或使用不當(dāng)時(shí)(尤其是焊條耐蝕性比鋼板基體差時(shí))，由于材質(zhì)的不同，焊縫區(qū)域成為陽極，基體成為陰極。②焊縫附近的熱影響區(qū)，其金相組織不均勻，電化學(xué)行為活潑，易遭受腐蝕。3、污水罐及污水處理設(shè)備的腐蝕

污水罐及污水站處理設(shè)備的腐蝕與含油污水水質(zhì)、處理量以及不同工藝流程有關(guān)。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第九十頁，共120頁。四、注水系統(tǒng)的腐蝕注水開發(fā)是保持地層壓力和油田穩(wěn)產(chǎn)的重要措施。注水系統(tǒng)的腐蝕與注入水水質(zhì)密切相關(guān)。1.注水管線的腐蝕注水管線的內(nèi)腐蝕主要受水腐蝕性影響和管道焊接施工質(zhì)量、注水工藝等影響，常見的腐蝕類型如下：①均勻腐蝕。主要發(fā)生在水流動(dòng)較好沒有沉積物的注水系統(tǒng)，受水腐蝕影響，其金屬表面比較平滑，沒有明顯的深度突變。雖然這種腐蝕對(duì)管線及設(shè)備沒有突發(fā)性的破壞，但是較大的腐蝕速度會(huì)使水中含鐵增高，從而引起地層堵塞。②焊接施工質(zhì)量不好引起的腐蝕?，F(xiàn)場焊接因施工條件限制，焊縫易存在缺陷，如未焊透、塌陷、氣孔等。③清、污水混注引起的腐蝕。

第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第九十一頁，共120頁。2.注水井油套管的腐蝕注水井油套管的腐蝕存在著以下特征：①主要是局部腐蝕穿孔。套管以內(nèi)腐蝕為主，油管內(nèi)外腐蝕都有。腐蝕嚴(yán)重井段在1000m以上，主要是由于污水中SRB，CO2和氯化物的共同侵蝕作用造成的。注水井環(huán)形空間內(nèi)中上部的溫度適合于SRB的生長，大量的氯離子則促進(jìn)了點(diǎn)蝕的發(fā)生。中上部生成的腐蝕產(chǎn)物Fe9S8比較疏松，沒有保護(hù)性能；中下部由于溫度較高，細(xì)菌活力降低，生成的腐蝕產(chǎn)物FeS非常致密，所以中下部的腐蝕得到了控制。②油套管絲扣腐蝕占很大比例。主要由于細(xì)菌腐蝕和應(yīng)力腐蝕的綜合作用。絲扣連接處的縫隙，是SRB理想的生長環(huán)境。③套管腐蝕穿孔有方向性，并且存在著機(jī)械擦傷現(xiàn)象。主要是由于在井斜變化較大的井段，作業(yè)中油管對(duì)套管的多次擦傷加速了套管的腐蝕穿孔。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第九十二頁，共120頁。3.回水管線的腐蝕

對(duì)采用注水開發(fā)的油田，當(dāng)注水壓力升高，注采開發(fā)困難時(shí)，需要對(duì)注水井進(jìn)行洗井作業(yè)，回水管線是將往水井中洗井水回收輸送到聯(lián)合站進(jìn)行處理的管線。因此，回水管線輸送的水質(zhì)較差，一般含有大量的懸浮物、污油、砂粒、垢物等，水質(zhì)多呈黑色。又因洗井屬間歇作業(yè)，不洗井時(shí)，管道中的水長期處于死水狀態(tài)，大量的SRB繁殖、產(chǎn)生H2S，造成細(xì)菌腐蝕和沉積物垢下腐蝕。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第九十三頁，共120頁。4.注水泵腐蝕

油田供注水的泵，常采用標(biāo)準(zhǔn)的離心泵，其葉輪是用硅黃銅制作，在注水過程中，尤其是在污水中，表面發(fā)生脫鋅作用，造成腐蝕坑或腐蝕洞，使葉輪很快損壞。這種腐蝕的過程是：在水的沖刷作用下，含鋅較高的部位處于陽極區(qū)，鋅與銅一起被溶解。溶液中的銅又被沉積到周圍附近陰極區(qū)，進(jìn)而加速陰極區(qū)的腐蝕，腐蝕區(qū)的周圍可觀察到紫紅色的銅沉淀層。第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第九十四頁，共120頁。第一節(jié)鉆井工程的腐蝕與防護(hù)第二節(jié)采油及集輸系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境第三節(jié)采油及集輸系統(tǒng)中的腐蝕第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第九十五頁，共120頁。在采油及集輸系統(tǒng)中，由于不同環(huán)境引起金屬腐蝕的原因不盡相同，且影響因素也非常復(fù)雜。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)腐蝕主要是由于儲(chǔ)存和輸送的介質(zhì)的各方面特性所決定，而外腐蝕是由大氣、土壤等外部環(huán)境引起。采油及集翰系統(tǒng)的內(nèi)腐蝕控制的基本原則為：

因地制宜，一般實(shí)行聯(lián)合保護(hù)。第九十六頁，共120頁。

在油氣田生產(chǎn)中，對(duì)內(nèi)腐蝕主要采用以下保護(hù)措施：①根據(jù)不同介質(zhì)和使用條件，選用合適的金屬材料。②選用合適的非金屬材料(如玻璃鋼襯里及玻璃鋼管線)及防腐層。③介質(zhì)處理。④添加化學(xué)藥劑。⑤合理的防腐蝕設(shè)計(jì)及改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程以減輕或防止金屬的腐蝕。每一種防腐蝕措施，都有其相應(yīng)的應(yīng)用范圍和條件，各有優(yōu)缺點(diǎn)。需相互配合，取長補(bǔ)短。第九十七頁，共120頁。一、材料選擇

合理選材是有效抑制金屬腐蝕的手段之一，在石油行業(yè)中主要是防腐層的選擇、金屬材料的選擇和玻璃鋼材料的選擇。

1.影響選材的有關(guān)因素材料的選擇主要應(yīng)考慮材料所處環(huán)境的特點(diǎn)：即環(huán)境的腐蝕因素、可能發(fā)生腐蝕類型等來選擇適用的防腐層、耐蝕金屬材料及非金屬材料，同時(shí)應(yīng)比較其經(jīng)濟(jì)性。選材時(shí)主要從以下兩方面考慮：（1）設(shè)備的工作條件（2）材料的性能第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第九十八頁，共120頁。（1）設(shè)備的工作條件

①介質(zhì)、溫度和壓力等環(huán)境條件。

a.工作介質(zhì)的濃度、成分、雜質(zhì)等性質(zhì)是選材時(shí)首先要分析和考慮的。

b.所處的溫度。通常溫度升高，腐蝕速度加快。

c.考慮壓力是常壓、中壓、高壓還是負(fù)壓。通常是壓力越高，要求材料的耐蝕性能越高。

d.考慮環(huán)境對(duì)材料的局部腐蝕，特別要注意晶間腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、應(yīng)力腐蝕破裂及腐蝕疲勞等類型的局部腐蝕。

②設(shè)備的類型和結(jié)構(gòu)。

③產(chǎn)品的特殊要求。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第九十九頁，共120頁。（2）材料的性能對(duì)于耐蝕金屬材料來講除了要具有一定的機(jī)械性能、加工工藝性能外，材料的耐蝕性能也很重要。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百頁，共120頁。2.油田常用金屬材料

在油田采油和集輸系統(tǒng)中，出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，在一般情況下油田通常采用普通鋼，輔以其他防腐手段〔如采用防腐層)。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零一頁，共120頁。3.玻璃鋼材料的選擇及應(yīng)用

玻璃鋼抽油桿誕生于20世紀(jì)70年代，由于具有質(zhì)輕、耐蝕及較好的工藝性等優(yōu)點(diǎn)，在國外已得到較普遍應(yīng)用。大慶油田于1989年從美國引進(jìn)玻璃鋼抽油桿1750m，應(yīng)用于4口井，取得一定的效果。玻璃鋼管誕生于50年代，現(xiàn)在其制造技術(shù)和工藝不斷改善，質(zhì)量和性能不斷提高。油氣集輸管線、注水管線、污水處理管線和油管及套管等都可采用玻璃鋼管。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零二頁，共120頁。二、合理設(shè)計(jì)及工業(yè)設(shè)計(jì)措施在油氣生產(chǎn)的設(shè)計(jì)工作中，如果忽視了從防腐蝕角度進(jìn)行合理的工藝設(shè)計(jì)，常常會(huì)出現(xiàn)金屬彎曲應(yīng)力集中，出現(xiàn)某些部位液體的停滯、局部過熱、電偶電池形成等問題，這些都會(huì)引起或加速腐蝕過程。對(duì)均勻腐蝕，一般只要在設(shè)計(jì)時(shí)增加一定的腐蝕裕量即可。而對(duì)于局部腐蝕，則必須根據(jù)具體情況，在設(shè)計(jì)、加工和操作過程中采取有針對(duì)性的對(duì)策。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零三頁，共120頁。（1）防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則①結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡單。②防止殘留液腐蝕和沉積物腐蝕。③盡可能不采用鉚接結(jié)構(gòu)而采用焊接結(jié)構(gòu)。④法蘭連接處密封墊片不要向內(nèi)伸出，以免產(chǎn)生縫隙腐蝕或孔蝕。⑤為了避免容器底部與多孔性基礎(chǔ)之間產(chǎn)生縫隙腐蝕，罐體不要直接坐在多孔性基礎(chǔ)上，可在罐體上加裙式支座或其他支座。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零四頁，共120頁。⑥為了防止高速流體直接沖擊設(shè)備而造成沖擊腐蝕，可在需要的地方安裝可拆卸的擋板或折流板以減輕沖擊腐蝕。⑦在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免承載零件在凹口、截面突變，尖角、溝槽、鍵槽、油孔、級(jí)線等處產(chǎn)生應(yīng)力集中。⑧焊接的設(shè)備，應(yīng)盡可能減少聚集的、交叉的和閉合的焊縫，以減少殘余應(yīng)力。⑨為了避免產(chǎn)生電偶腐蝕，同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能采用同一種金屬材料。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零五頁，共120頁。（2）工藝流程的改進(jìn)油田中常用的工藝防腐措施主要有以下幾種：①除去介質(zhì)中的水分以降低腐蝕性。②采用密閉流程，堅(jiān)持密閉隔氧技術(shù)，使水中氧的含量降低至0.02-0.05mg/L，以降低油田污水的氧腐蝕。③嚴(yán)格清污分注，減少垢的形成，避免垢下腐蝕。④縮短流程，減少污水在站內(nèi)停留的時(shí)間。⑤對(duì)管線進(jìn)行清洗，清除管線內(nèi)的沉積物，以減少管線的腐蝕。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零六頁，共120頁。三、內(nèi)外防腐層及電化學(xué)保護(hù)（1）內(nèi)外防腐層①儲(chǔ)罐、容器及架空管道外防腐層。大氣中的腐蝕性物質(zhì)可分為腐蝕性氣體、酸霧、顆粒物、滴濺液體等，其腐蝕性可分為強(qiáng)、較強(qiáng)、中、弱4級(jí)。外防腐材料可根據(jù)天氣腐蝕性選擇，見表2-27、表2-28、表2-29。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零七頁，共120頁。表2-27常用涂料的選用注：在堿性環(huán)境中，不應(yīng)采用生漆、漆酚漆、酚醛漆和醇酸漆。富鋅涂料適用于海洋大氣，在酸堿性環(huán)境中，只能作底漆。室外不宜采用生漆、漆酚漆、酚醛漆和瀝青漆。第四節(jié)采油及集輸系統(tǒng)腐蝕的防護(hù)措施第一百零八頁，共120頁。表2-28耐高溫涂料的選用表2-29涂膜的厚度（微米）