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油田集输管道CO_2腐蚀规律和预测模型研究

作　者: 刘伟伟
导　师: 任韶然
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: CO2腐蚀腐蚀机理预测模型 SDcorr软件
分类号: TE988.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着CO2驱油工艺的发展,集输管道的CO2腐蚀问题日益突出,腐蚀损失约占石油石化行业产值的6%左右。造成油田管道腐蚀的主要因素有CO2腐蚀、H2S腐蚀、SRB细菌腐蚀和矿化度腐蚀等等,其中,CO2腐蚀是最普遍也是最严重的腐蚀。通过研究CO2腐蚀机理,分析腐蚀规律,预测腐蚀速率从而为油田采取相应的应对措施提供理论参考,是本文研究的主要内容。本文通过实验室模拟现场腐蚀环境来研究CO2腐蚀规律和影响因素,主要以集输管道的常用钢A3钢为样本。室内实验结果表明:低温时腐蚀速率随温度升高而升高,而在高温下由于FeCO3保护膜的生成使腐蚀速率下降;随着CO2分压的不断上升,腐蚀速率也逐渐升高;氯离子的存在对A3钢的CO2腐蚀速率有促进作用;pH值升高,氢离子浓度减小,腐蚀速率降低,当pH大于7之后,腐蚀速率趋于稳定。本文在现有腐蚀预测模型的基础上,结合大量实验室和现场数据,开发了SDcorr腐蚀分析预测软件。该软件包括综合腐蚀分析和CO2腐蚀预测两部分内容。综合腐蚀分析通过对集输管道CO2腐蚀,H2S腐蚀,SRB细菌腐蚀和矿化度腐蚀进行分析,研究多种腐蚀因素相互影响和综合作用对腐蚀速率的影响,判断出主要腐蚀因素,并针对主要腐蚀因素提出具体防腐建议。在此基础上,开发了CO2腐蚀预测模型,该模型可以针对集输管道常用钢A3钢和油管钢N80钢两种管材进行腐蚀预测。CO2腐蚀预测模型综合考虑温度、CO2分压、pH值、流速、管壁粗糙度等多种影响因素,是在现有预测模型的基础上,结合实验数据拟合而成。通过和其它模型的比较以及实验室结果的验证表明,该模型对CO2腐蚀速率的预测结果是可靠的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究目的和意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 CO_2腐蚀研究现状  10-12
    1.2.2 CO_2腐蚀预测模型的研究进展  12-13
    1.2.3 现有的CO_2腐蚀预测模型简介  13-15
  1.3 研究内容  15-16
第二章 CO_2腐蚀及影响因素分析  16-36
  2.1 油田管道腐蚀特点简介  16-19
    2.1.1 集输管道的腐蚀  16-18
    2.1.2 油井的腐蚀  18-19
  2.2 CO_2的物理性质  19
  2.3 CO_2的腐蚀类型介绍  19-20
  2.4 CO_2腐蚀程度的分级  20-21
  2.5 CO_2腐蚀机理  21-22
  2.6 CO_2腐蚀的主要影响因素  22-30
    2.6.1 温度的影响  22-23
    2.6.2 CO_2分压  23-24
    2.6.3 pH 值  24-26
    2.6.4 溶液成分的影响  26-27
    2.6.5 流速的影响  27-28
    2.6.6 合金成分的影响  28-29
    2.6.7 CO_2腐蚀产物膜  29-30
  2.7 局部腐蚀  30-35
    2.7.1 应力腐蚀破裂(SCC)  30-32
    2.7.2 小孔腐蚀  32-33
    2.7.3 其他类型的局部腐蚀  33-35
  2.8 常用的防腐措施  35-36
第三章 CO_2腐蚀室内实验研究  36-42
  3.1 实验仪器和设备  36
  3.2 实验试剂  36-37
  3.3 挂片法  37-38
    3.3.1 实验原理  37
    3.3.2 实验步骤  37-38
  3.4 实验结果  38-41
    3.4.1 温度对CO_2腐蚀速率的影响  38-39
    3.4.2 CO_2分压对腐蚀速率的影响  39-40
    3.4.3 Cl-浓度对腐蚀速率的影响  40
    3.4.4 pH 值对腐蚀速率的影响  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章综合腐蚀分析和CO_2腐蚀预测模型的建立  42-60
  4.1 综合腐蚀因素分析  42-48
    4.1.1 CO_2和H_2S 腐蚀  42-44
    4.1.2 SRB 细菌腐蚀  44-47
    4.1.3 矿化度对CO_2腐蚀的影响  47-48
    4.1.4 综合腐蚀防护  48
  4.2 CO_2腐蚀预测模型  48-54
    4.2.1 温度常数Kt  49-52
    4.2.2 逸度  52
    4.2.3 管壁切应力  52-53
    4.2.4 pH 值和温度之间的复杂函数  53-54
  4.3 CO_2腐蚀预测模型的改进  54-59
    4.3.1 粗糙度  54-55
    4.3.2 粘度  55-57
    4.3.3 模型公式改进  57-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章腐蚀预测软件设计与编制  60-73
  5.1 总体框架设计  60-62
    5.1.1 总体结构  60
    5.1.2 综合腐蚀模块  60-61
    5.1.3 CO_2腐蚀预测模块  61
    5.1.4 程序框图  61-62
  5.2 软件环境  62-63
  5.3 软件界面一览  63-64
  5.4 模型测试  64-72
    5.4.1 综合腐蚀分析  64-65
    5.4.2 CO_2腐蚀预测模型测试  65-68
    5.4.3 模型比较  68-71
    5.4.4 实验室结果和SDcorr 软件预测结果比较  71-72
  5.5 本章小结  72-73
第六章结论  73-74
参考文献  74-77
致谢  77

油田集输管道CO_2腐蚀规律和预测模型研究

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