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一种新型含Al低Cr合金钢在模拟油田采出液环境下的CO2腐蚀行为

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材料研究学报 2020年第6期34卷 443-451页

作者：朱金阳谭成通暴飞虎许立宁北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

以自行设计开发的新型3Cr2Al低合金钢为研究对象,采用高温高压磁力驱动反应釜进行饱和co2模拟油田采出液环境下的腐蚀模拟实验,通过失重法获取腐蚀速率评价其耐蚀性能,并结合扫描电子显微镜、能谱分析、电化学测试等表征手段,研究腐蚀... 详细信息

以自行设计开发的新型3Cr2Al低合金钢为研究对象,采用高温高压磁力驱动反应釜进行饱和co2模拟油田采出液环境下的腐蚀模拟实验,通过失重法获取腐蚀速率评价其耐蚀性能,并结合扫描电子显微镜、能谱分析、电化学测试等表征手段,研究腐蚀产物膜结构及成分特征,探讨耐蚀机理。相比3Cr钢,3Cr2Al钢中少量Al的添加提高了材料的抗CO2腐蚀性能,在短周期(20 h)和长周期(144 h)条件下,其腐蚀速率分别下降15%和69%,这种耐蚀性能的提升主要是由于3Cr2Al钢表面产物膜中不仅有Cr的富集,同时还有Al的富集,提高了产物膜对基体的保护性。溶液中的氯离子对产物膜中Al的富集存在一定影响,在低氯溶液环境中,3Cr2Al钢表面腐蚀产物膜中Al/Fe原子比明显高于其Cr/Fe原子比,Al的富集更明显;当提高溶液氯离子浓度,腐蚀产物膜中Al/Fe原子比相比低氯溶液明显降低,Al的富集程度减弱,阳极极化曲线半钝化现象消失。

关键词：材料失效与保护低Cr合金钢 CO2腐蚀元素富集半钝化

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气井生产过程中碳钢管柱co_2腐蚀规律

石油学报 2019年第2期40卷 232-239页

作者：赵垒闫怡飞王鹏张庆生宋胜利赵龙韩伟民冯耀荣闫相祯中国石油大学(华东)机电工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)油气CAE技术研究中心山东青岛266580 中国石油天然气集团公司管材研究所陕西西安710065 中国石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技术研究院河南濮阳457000

掌握气井稳态生产过程中co_2对碳钢管柱沿井深方向的腐蚀规律才能更好地确定油气田开发和实施方案,预防和降低管柱腐蚀失效事故。根据质量守恒、动量守恒、能量守恒以及非理想气体状态方程建立了地面稳态生产条件下管柱内热流耦合计算模... 详细信息

掌握气井稳态生产过程中co_2对碳钢管柱沿井深方向的腐蚀规律才能更好地确定油气田开发和实施方案,预防和降低管柱腐蚀失效事故。根据质量守恒、动量守恒、能量守恒以及非理想气体状态方程建立了地面稳态生产条件下管柱内热流耦合计算模型,并与实测结果进行了对比研究。以Norsok模型为基础,根据实际生产用管材等建立了相应的修正表达式,并进行了实例验证。研究了co_2摩尔分数、井筒总体传热系数,管柱内半径和日产量对管柱腐蚀速率的影响。研究表明,建立的热流耦合模型和腐蚀预测模型计算精度满足工程需要;地面日产量越大,井深方向管柱内天然气密度、速度、温度越高,而压力越低;增加co_2摩尔分数和地面日产气量、降低井筒总体传热系数和管柱内径均可引起管柱最大腐蚀速率出现的位置向井口方向移动,并且日产气量和井筒总体传热系数的影响更为明显;沿井深方向上,管柱腐蚀速率变化分为4个阶段,且不同影响参数变化时,腐蚀速率的影响规律不尽相同。

关键词：气井稳态生产碳钢管柱 CO2腐蚀腐蚀规律

基于格子Boltzmann方法的碳钢CO2腐蚀产物（Feco3）成核生长行为及其腐蚀演化机理研究

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工程热物理学报 2019年第12期40卷 2843-2848页

作者：陈聚凯王跃社张文西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司咸阳712000 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室咸阳712000

本文在考虑Feco3成核随机性特征的基础上,提出了一种改进的Feco3成核与生长预测模型,采用格子玻尔兹曼方法,对碳钢CO2腐蚀过程中Feco3的形成与生长规律进行了研究,并分析了不同Feco3形态对腐蚀行为的影响。结果表明,在低过饱和度条件下... 详细信息

本文在考虑Feco3成核随机性特征的基础上,提出了一种改进的Feco3成核与生长预测模型,采用格子玻尔兹曼方法,对碳钢CO2腐蚀过程中Feco3的形成与生长规律进行了研究,并分析了不同Feco3形态对腐蚀行为的影响。结果表明,在低过饱和度条件下,形成的腐蚀产物层几乎不对金属基体产生保护作用,腐蚀行为呈现出均匀腐蚀的特征;在高过饱和度条件下,形成的腐蚀产物层可以有效抑制腐蚀,但出现非均匀腐蚀现象。

关键词： CO2腐蚀 Feco3成核生长格子玻尔兹曼方法数值模拟

环境响应型聚合物对水泥石抗CO2腐蚀性能的影响

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石油学报 2018年第6期39卷 703-711页

作者：彭志刚张健冯茜郑勇刘欢焦利宾西南石油大学化学化工学院中国石油西南油气田分公司工程技术研究院

利用压汞法、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等分析方法研究了环境响应型聚合物ERP对油井水泥石抗CO2腐蚀性能的影响,并揭示了其改善水泥石抗腐蚀性能的作用机理。结果表明,聚合物ERP使腐蚀60d的水泥石孔径分布发生明显变化,有害孔（>100n... 详细信息

利用压汞法、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等分析方法研究了环境响应型聚合物ERP对油井水泥石抗CO2腐蚀性能的影响,并揭示了其改善水泥石抗腐蚀性能的作用机理。结果表明,聚合物ERP使腐蚀60d的水泥石孔径分布发生明显变化,有害孔（>100nm）减少51.13%,微细孔（2.07%,总孔隙率降低16.31%,孔径细化;聚合物ERP可在水泥石遇酸表面或者内部形成一层膜状物质,膜状物质有效屏蔽了腐蚀介质与水化产物的直接接触,保持了水泥石结构完整性和水化产物相对稳定性;ERP改善水泥石抗腐蚀性能的作用机理为形成水化产物“包被层”,减少与离子交换源接触机会;腐蚀环境下形成连续分布“膜状物质”,阻断酸性腐蚀介质渗流通道。

关键词：油井水泥石聚合物 CO2腐蚀抗腐蚀性能孔径分布

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不同材质油套管钢的co_2腐蚀行为

表面技术 2017年第1期46卷 211-217页

作者：谢涛林海许杰窦蓬陈毅刘海龙中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300451

目的不同管材的co_2腐蚀行为存在差异,为优选经济型抗co_2腐蚀材质油套管,探究不同腐蚀条件下常规管材的co_2腐蚀特征。方法以实际油田的地层水样为腐蚀介质,在高温高压的条件下,对不同材质的油套管进行模拟实验。利用X射线衍射仪(XRD)... 详细信息

目的不同管材的co_2腐蚀行为存在差异,为优选经济型抗co_2腐蚀材质油套管,探究不同腐蚀条件下常规管材的co_2腐蚀特征。方法以实际油田的地层水样为腐蚀介质,在高温高压的条件下,对不同材质的油套管进行模拟实验。利用X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌特征,研究co_2分压、温度、测试时间对油套管腐蚀速率的影响规律。结果随着co_2分压的增加,普通碳钢和低Cr钢的腐蚀速率显著变化,当co_2分压为0.3 MPa时,普通碳钢腐蚀速率为2.2021 mm/a,而13Cr的腐蚀速率很低,仅为0.1052 mm/a,未表现出明显的规律;腐蚀速率随着温度的升高呈先增加后降低的变化规律,N80,1Cr钢的腐蚀速率远高于13Cr钢;在较短的测试周期内,N80,1Cr,3Cr油套管钢的腐蚀速率略有增加,随着测试周期持续增加,油套管钢的腐蚀速率明显下降;从腐蚀形貌来看,普通碳钢试样的腐蚀程度严重,以均匀腐蚀为主,1Cr,3Cr钢表面存在少量的局部浅斑,以局部腐蚀为主;13Cr材质钢的表面平整,有光泽且无点蚀,腐蚀程度轻微。结论普通碳钢的腐蚀速率对co_2分压的影响比含Cr合金材质钢更敏感,温度和测试周期均对金属表面的腐蚀产物产生影响,随着温度和测试周期的持续增加,金属表面形成Fe co3保护膜,含Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,抑制油套管的腐蚀速率,研究成果对co_2腐蚀环境中的油套管选材具有理论指导意义。

关键词： CO2腐蚀腐蚀速率腐蚀形貌影响因素耐腐蚀性油套管

X52钢在普光气田服役条件下的co_2腐蚀行为

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材料工程 2014年第8期42卷 72-78页

作者：王晓博俞宏英关望孙冬柏北京科技大学腐蚀与防护中心北京100083 北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

利用高温高压釜,通过失重法、SEM、XRD、EDS和纳米力学探针等方法,研究X52钢在普光气田服役条件下的CO2腐蚀行为.结果表明：在25～140℃时,X52钢在co2水溶液中表现出高的腐蚀速率;随着温度的升高,腐蚀速率在60℃和120℃时出现极大值;随... 详细信息

利用高温高压釜,通过失重法、SEM、XRD、EDS和纳米力学探针等方法,研究X52钢在普光气田服役条件下的CO2腐蚀行为.结果表明：在25～140℃时,X52钢在co2水溶液中表现出高的腐蚀速率;随着温度的升高,腐蚀速率在60℃和120℃时出现极大值;随着压力的升高,腐蚀速率呈现出增大的趋势;腐蚀产物膜的主要成分为Feco3;在90～140℃时,腐蚀类型以局部腐蚀为主,而在25～60℃时,主要以均匀腐蚀为主,并伴有轻微的局部腐蚀;随着温度的升高,腐蚀产物膜的弹性模量和硬度呈现出增大的趋势.

关键词： X52钢 CO2腐蚀高温高压力学性能

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渤海油田CO2腐蚀速率预测模型

石油科学通报 2020年第4期5卷 531-540页

作者：彭龙韩国庆杨杰 LANDJOBO PAGOU ARNOLD 中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249

国内外常用的CO2腐蚀速率预测模型主要有3类,分别为经验型预测模型、半经验型预测模型和机理型预测模型。经验型预测模型以Norsok M-506模型为代表,此类模型对腐蚀机理考虑较少,主要根据实验数据和现场数据拟合建立。著名的半经验型预... 详细信息

国内外常用的CO2腐蚀速率预测模型主要有3类,分别为经验型预测模型、半经验型预测模型和机理型预测模型。经验型预测模型以Norsok M-506模型为代表,此类模型对腐蚀机理考虑较少,主要根据实验数据和现场数据拟合建立。著名的半经验型预测模型有DW系列模型,半经验模型是在考虑过程动力学及介质传输过程的基础上,对实验数据和现场数据进行拟合而建立的预测模型。经典的机理型预测模型有Nesic模型,机理模型采用动力学公式求解腐蚀速率,物理意义明确,与现场数据结合少。针对当前渤海油田没有适用的CO2腐蚀速率预测模型问题,本文总结了现有CO2腐蚀速率预测模型,对比分析各个模型腐蚀机理、腐蚀形态和影响因素。以半经验型研究模型为基础,结合渤海油田实际生产条件下的CO2腐蚀实验,在充分考虑温度、co2分压、流速、腐蚀产物膜的基础上,引入CO2腐蚀速率修正因子,建立适用于渤海区域的CO2腐蚀速率预测模型。将本文建立模型与DWM、ECE、BP等半经验模型进行对比分析,结果发现,本文所建模型相对误差最小,更接近渤海区域实际CO2腐蚀速率,验证了本文所建模型可靠性。腐蚀实验结果和模型预测结果均表明,N80管材的抗CO2腐蚀能力最差,13Cr管材的抗腐蚀能力最强。通过建立井筒腐蚀速率分布预测图版,对比不同管材CO2腐蚀速率,为渤海区域油气井油套管管材优选提供理论依据。

关键词：渤海油田 CO2腐蚀腐蚀速率预测模型可行性分析管材优选

X65管线钢在油水两相界面处的CO2腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2020年第3期40卷 230-236页

作者：贾巧燕王贝王赟张雷王清姚海元李清平路民旭北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中海油研究总院北京100028

利用失重法、电化学极化法、电化学阻抗谱及腐蚀形貌观察和腐蚀产物物相分析,研究了油水分层介质中X65管线钢在油水两相界面处的腐蚀行为及不同缓蚀剂在油水界面处的作用效果。结果表明,在co2分压为0.9 MPa,温度为60℃,静止状态下的油... 详细信息

利用失重法、电化学极化法、电化学阻抗谱及腐蚀形貌观察和腐蚀产物物相分析,研究了油水分层介质中X65管线钢在油水两相界面处的腐蚀行为及不同缓蚀剂在油水界面处的作用效果。结果表明,在co2分压为0.9 MPa,温度为60℃,静止状态下的油水分层介质中,X65钢在油相区几乎不发生腐蚀,在油水两相界面处发生局部腐蚀,在水相区发生严重腐蚀。添加水溶性缓蚀剂十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐使得X65钢在该工况下的腐蚀速率降低,添加油溶性缓蚀剂癸硫醇反而使得X65钢在油水两相界面处的局部腐蚀加重,甚至出现了腐蚀沟槽。

关键词：油水界面电化学 CO2腐蚀缓蚀剂

基于正交试验研究20G钢的co_2腐蚀行为

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腐蚀与防护 2018年第10期39卷 758-761页

作者：曹然伟中国石化天然气分公司计量研究中心武汉430073

通过正交试验法研究了6种因素对20G钢co_2腐蚀行为影响,采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对20G钢表面腐蚀产物膜进行了分析。结果表明:20G钢在co_2腐蚀过程中,温度是最大的影响因素,其次是氯离子; 20G钢在co_2环境中的腐蚀产物主要... 详细信息

通过正交试验法研究了6种因素对20G钢co_2腐蚀行为影响,采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对20G钢表面腐蚀产物膜进行了分析。结果表明:20G钢在co_2腐蚀过程中,温度是最大的影响因素,其次是氯离子; 20G钢在co_2环境中的腐蚀产物主要为Feco_3,其形貌对腐蚀速率有一定的影响。

关键词： 20G钢 CO2腐蚀正交试验