油氣田CO2腐蝕研究概況

夏巍巍（華東油氣分公司工程院，江蘇　南京　210031）

油氣田CO2腐蝕研究概況

夏巍?。ㄈA東油氣分公司工程院，江蘇南京210031）

隨著油氣田的不斷開發，開發生產過程中因CO2的影響而導致管材發生嚴重腐蝕，引起了廣泛的關注。為了進一步了解CO2腐蝕的規律和特征，通過大量文獻調研，針對開發生產過程中CO2腐蝕，闡述了油氣田開發過程中CO2腐蝕情況，介紹了含CO2管材腐蝕機理和影響因素。

CO2腐蝕；腐蝕機理；影響因素

1　油氣田開發過程中CO2腐蝕概況

油氣田開發過程中，設備及管道的腐蝕可形成全面均勻腐蝕或局部腐蝕。形成全面腐蝕時，鋼材全部或大部分面積上受到均勻的破壞；而局部腐蝕時，鋼材表面局部發生嚴重腐蝕，而其他部分沒有腐蝕或只發生輕微腐蝕。不同類型的局部腐蝕形態不同，如點蝕，蜂窩狀腐蝕、臺地浸蝕和流動誘發局部腐蝕四種。實際觀察表明，油氣田開發過程中的腐蝕基本特征是局部腐蝕，但均勻腐蝕現象也很常見，且往往伴隨著嚴重的局部腐蝕。

2　CO2腐蝕機理

碳鋼在高溫高壓CO2多相流介質中的腐蝕過程比較復雜。De·Waaed與Millians認為在CO2水溶液中的陽極過程按照下面的機理來進行：

對于陰極反應過程，主要有以下的兩種反應：

（1）非催化離子的陰極還原

（2）表面吸附CO2的氧離子催化還原反應

Nesic認為在酸性溶液中（pH＜4）陰極是以氫離子的還原為主，在中性和堿性溶液中（pH＞4）以碳酸和碳酸氫根為主，而在高過電位環境中則以水分子的還原占主導。但對于局部腐蝕機理則缺少深入的研究。

萬里平認為CO2的腐蝕在實質上是局部腐蝕，在鋼鐵表面不同區域，腐蝕產物FeCO3（或結垢物）的覆蓋度不同，從而形成了具有很強自催化特性的腐蝕電偶電池，造成CO2的局部腐蝕。

3　CO2腐蝕的影響因素

3.1溫度的影響

研究表明溫度是CO2腐蝕的重要參數，腐蝕速率受溫度的影響很大，隨著溫度不斷升高，腐蝕速率會不斷升高，后出現峰值，但由于影響因素的不同，使得峰值的出現位置不同。

根據溫度對腐蝕特性的影響，把鐵的腐蝕分為了三類：

溫度（T）＜60℃60℃-150℃＞150℃腐蝕產物膜FeCO3FeCO3FeCO3和Fe3O4特點疏松疏松致密腐蝕類型均勻腐蝕局部腐蝕均勻腐蝕腐蝕速率較高高低

3.2CO2分壓的影響

CO2分壓對腐蝕速率具有決定性的影響，隨著CO2分壓的增大，腐蝕速率也會隨之增大，并達到腐蝕速率的峰值，并且隨著影響因素的改變，峰值會隨之發生移動。CO2分壓是系統總壓力和CO2摩爾分數的乘積，這也是系統壓力增發會加速CO2腐蝕的原因。

3.3流速的影響

流速大小對CO2腐蝕速率的影響不容忽視。有研究表明在隨著流體速度的增大，導致溶液和其相接觸的金屬表面存在較高的質量轉移，從而增加了腐蝕類型和腐蝕產物的動能。流體的流蘇越高，碳鋼腐蝕的速度就會越大。

3.4介質組成的影響

流體介質中的諸多離子的存在會影響碳鋼表面腐蝕產物的形成和類別，進一步影響腐蝕速率。Cl-是影響比較嚴重的一種離子，由于氯離子會進入并穿透保護膜，從而導致腐蝕產物膜的穩定性變差，最終導致腐蝕速率的增大。

4　結語

隨著石油天然氣行業的飛速發展，現如今油田的使用設備均受到不同程度的腐蝕，其中大部分由溶液中溶有CO2氣體引起的。因此，針對進行CO2防腐設計時應著重考慮材質、溫度、CO2分壓及經濟性的影響，從技術、經濟兩方面考慮，有針對性的使用防腐措施，達到最優的防腐效果。

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夏巍?。?987-），男，助理工程師，主要研究方向為油田助劑檢測。