Page 69 - 理化检验-物理分册2021年第一期

刘 磊, 等: 长北气田某气井油管腐蚀速率增大原因

N80钢, 直径为73mm , 下入井深2795m 。 ( 1.7007% ) 的 CO 2 气体,作为常见的腐蚀性气体,
为了研究与分析该井油管局部腐蚀速率增大的 2- - , 引起油管碳钢基
易溶于水形成 CO 3 或 HCO 3
原因及腐蚀机理, 笔者对该井进行了气质组分分析、 体的电化学腐蚀; 该气体中没有 H 2 S ( 硫化氢) 气体
液性分析、 多臂井径检测、 挂片试验腐蚀产物分析、 的存在, 故可以排除 H 2 S 引起的腐蚀。
挂片宏观和微观形貌观察等一系列研究。 电化学腐蚀基本反应式为
CO 2
+ -
CO 2↑ + H 2O → H 2 CO 3 → H + HCO 3 →
1 油管内流体性质分析
+ 2 - ( 1 )
2H +CO 3
1.1 气质分析 阳极反应式为
为充分了解该井油管内流体情况, 采用气相色 2 + - 2 + - )
Fe→ Fe +2e → Fe +2HCO 3 → Fe ( HCO 3 2
谱仪对井( 井号为 CBX ) 内采集气样的主要组分进 ( 2 )
行分析 [ 2 ] , 结果见表 1 。 阴极反应式为
表 1 气质分析结果( 质量分数)
-
+
2H +2e → H 2↑ ( 3 )

Tab 1 Anal y sisresultsof g ascom p onent massfraction %
) 对金属有一定的保护
阳极生成的 Fe ( HCO 3 2
CH 4 C 2 H 5 C 3 H 8 iC 4 H 10 nC 4 H 10 CO 2
作用, 但在高温下不稳定, 会转化成与金属表面结合

91.8640 4.3280 1.2577 0.2709 0.2508 1.0619
而失去保护作用, 从而引起金属腐
C 6 + He H 2 N 2 iC 5 H 12 nC 5 H 12 力较差的 FeCO 3
) 的分解反应为
0.0180 0.1140 0.0050 0.6164 0.1284 0.0849 蚀。 Fe ( HCO 3 2
)
Fe ( HCO 3 2 → FeCO 3 +CO 2↑ + H 2O ( 4 )
( 甲烷) 为主的低分子烷烃, 其
可见气体是以 CH 4 1.2 水质分析
总含量为97.5129% ( 体积分数, 下同); C 6+ ( 己烷和 根据对该井产出液的监测情况, 采集水样, 并采

-1
更重组分) 含量为 0.5118% , 密度为 0.7378g L , 用离子色谱仪测定油管产出水的阴、 阳离子含量, 结
·
临 界 压 力 为 4.646MPa ;组 分 中 含 有 少 量 果见表 2 。

表 2 油管产出水水质分析结果

Tab 2 Anal y sisresultsof p roducedwater q ualit y oftubin g m g · L -1

+ + 2+ 2+ 2+ 2+ - - 2- 2-
Na K Ca M g Ba Sr Cl HCO 3 SO 4 Fe

1219.0 1620.8 1146.3 298.0 0.0 0.0 6175.3 394.7 1177.0 45.4
, 呈 弱 酸 性,
判 断 该 井 产 出 水 的 水 型 是 CaCl 2 2 多臂井径检测与分析
p H 为 6.3 , 根据表 2 主要离子浓 度 计 算 电 导 率 为

-1 , 水样中虽然不含 Ba 和 Sr , 但 2.1 多臂井径检测
2+
2+
15930 μ S · cm
是矿化度较高, 腐蚀速率随矿化度的升高而增大, 主 多臂井径检测可直观反映油管的腐蚀程度 [ 3 ] ,
要原因是 Cl 浓度升高使金属表面的点蚀加剧。由 通过检测数据显示腐蚀情况。 MIT 检测对腐蚀和
-
于 Cl 半径较小, 有较强的穿透能力, 易吸附在金属 损伤级别的划分标准为: 穿孔是指腐蚀深度超过标
-
表面破坏腐蚀产物膜, 形成点蚀坑。大阴极小阳极 准壁厚的 90% ; 环状腐蚀指径向腐蚀长度大于管柱
的点腐蚀有自催化特性, 孔越小, 阴、 阳面积比越大, 周长的 50% , 轴向腐蚀长度小于管柱内径的 2 倍,
穿孔越快。而且, 溶液中带电离子的浓度增加, 溶液 管柱在同一深度或基本在同一深度时 24 根臂值均
导电性增大, 腐蚀反应的阴极去极化作用增强, 微电 有变化; 线状腐蚀指径向腐蚀长度小于管柱周长的
池的电化学腐蚀更易发生。 30% , 轴向腐蚀长度大于管柱内径的 4 倍, 在一个连
长北气田单井日均产水量较低, 主要以凝析水 续深度段, 不同深度的单根或者几根臂值均有变化;
平均含量在 1.8% ( 物质 片状腐蚀指径向腐蚀长度大于管柱周长的 30% , 轴
为主, 单气相组分中的 CO 2
的量分数), 油管在高压、 高温的环境中会增加其在 向腐蚀长度大于管柱内径的 2 倍, 在一个连续深度
- , 水膜式的电解质 段, 多根臂值存在变化; 斑点状腐蚀指径向腐蚀长度
凝析水中的溶解度, 生成 HCO 3
均匀覆盖在管柱材料表面形成电化学腐蚀, 并且该 大于管柱周长的 30% , 轴向腐蚀长度小于管柱内径
- 浓度变化表现为阴极加速析氢腐蚀 的 4 倍, 在同一深度单根或者几根臂值存在变化; 在
腐蚀随 HCO 3

或腐蚀产物堆积抑制腐蚀。 管柱本体部位, 管柱壁厚减小 0.51mm 以上定为腐
5 1