油井管在CO2/H2S體系中的腐蝕行為研究進展

李 巖，朱世東，李 光，楊 帆

（西安石油大學材料科學與工程學院，陜西西安 710065）

在石油天然氣的開采過程中，管道是油氣采輸的重要通道，管內輸送的流體中含有CO2、H2S、Cl-等多種侵蝕性組分，會導致油井管發生嚴重腐蝕，不僅會造成較大的經濟損失，還會給工作人員帶來巨大的安全威脅。美國的Little Greek 油氣田的油井管僅投入使用5 個月便發生管壁腐蝕穿孔，腐蝕速率達到12.7mm·a-1[1]。在國內，塔里木、長慶、四川等區域的主要油氣田均存在嚴重的CO2腐蝕。塔里木油田多次發生CO2腐蝕失效事故，其地處新疆塔克拉瑪干沙漠，油氣井多為4000m 以上的深井和超深井，Cl-含量高達13×104mg·L-1，CO2分壓為0.7~3.5MPa，這樣惡劣的環境對井下設備的腐蝕十分嚴重。有研究表明，在沒有形成保護性FeCO3腐蝕產物層的情況下，碳鋼在高CO2壓力下的腐蝕速率高達20 mm·a-1[2]。

在高溫高壓、氣-水-固共存的復雜工況條件下，除了介質的Cl-濃度、流速、水含量等，CO2和H2S是最普遍且最具危害性的2 種組分。CO2溶于水后主要造成電化學腐蝕，而H2S 除了造成電化學腐蝕外，還會導致氫致開裂（HIC）和硫化物應力腐蝕開裂（SSC）[3]。CO2、H2S 作用下的腐蝕會導致套管穿孔、油管漏失、活塞斷裂等問題頻發，嚴重影響油氣井的正常生產和油田的安全高效生產[4]。本文探討了CO2、H2S 以及CO2/H2S 共存體系對油井管腐蝕的影響以及腐蝕機理，綜述了國內外學者對CO2、H2S腐蝕行為規律的研究，以期為苛刻環境下油氣開發用新型管材的研制及防腐措施的制定提供參考。

1 CO2腐蝕

CO2腐蝕又稱甜腐蝕，對管材的內腐蝕具有重要的影響。……