江苏油田套损腐蚀机理研究

论文题目: 江苏油田套损腐蚀机理研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 应用化学

作者: 张强

导师: 杨文忠

关键词: 油田水,套管,电化学腐蚀,应力腐蚀,腐蚀疲劳

文献来源: 南京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文综述了国内油田套管的现状、影响套损的因素，以及江苏油田套损的情况。通过极化曲线法研究了套管用N80钢腐蚀的电化学因素；采用慢应变拉伸（SSRT）技术研究了N80钢的应力腐蚀断裂（SCC）行为，并用扫描电镜（SEM）进行断口形貌分析，探讨SCC过程的微观机制；采用腐蚀疲劳试验研究了N80钢的腐蚀疲劳情况；采用光电子能谱研究了添加缓蚀剂前后N80钢的表面情况。试验结果表明： （1）几种气体对N80钢的腐蚀速率的影响大小顺序为： 硫化氢＞二氧化碳＞氧气＞氮气 （2）在不同气体饱和的情况下，温度和转速的变化对N80钢的腐蚀有一定的影响。一定转速下，N80钢的腐蚀速率在75℃左右温度范围内的腐蚀速率最大；一定温度下，1500rpm时N80钢的腐蚀速率最大。 （3）江苏油田水介质对N80钢的力学性能有一定的影响。N80钢在空气中断裂的断口为韧窝，表现出良好的韧性断裂；而在油田水中，韧性降低，屈服应力、最大承受应力均降低，力学性能等均下降，表现出部分沿晶断裂。 （4）N80钢的力学性能受应变速率和温度的共同作用和影响。 （5）N80钢试样在油田水中较空气中具有一定的SCC敏感性，且较低的应变速率有助于减轻N80的韧性损失，降低SCC的敏感性。 （6）添加缓蚀剂后使N80试样的韧性有明显的增加，断口裂纹缝隙明显减小，力学性能有了明显的提高。 （7）通过腐蚀疲劳试验，得出油田用水介质状态下条件疲劳极限S0.1=326N／mm2。 （8）通过光电子能谱分析，缓蚀剂主要通过Zn、P、Ca等化合物在表面成膜，而未加缓蚀剂的腐蚀产物主要是铁的氧化产物。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 前言

1.1 课题背景

1.2 国内油田水井套损的现状

1.3 影响套损的因素

1.3.1 套损的油田化学因素

1.3.2 套损的应力腐蚀因素

1.4 套损的腐蚀因素

1.4.1 CO2的腐蚀

1.4.2 H_2S的腐蚀

1.4.3 O_2的腐蚀

1.4.4 细菌腐蚀

1.4.5 采出水的水质引起的腐蚀

1.4.6 机械因素的腐蚀

1.4.7 其它腐蚀

1.5 油田套管的应力腐蚀研究

1.6 油田套管的腐蚀疲劳研究

1.7 本课题的主要研究内

1.7.1 水质分析

1.7.2 电化学腐蚀试验

1.7.3 慢应力拉伸实验

1.7.4 扫描电镜分析

1.7.5 腐蚀疲劳实验

1.7.6 光电子能谱表面分析

第二章 N80材质及腐蚀介质的分析

2.1 试用N80钢主要成分分析

2.2 水样分析

第三章 电化学腐蚀实验

3.1 试剂、材料和仪器

3.1.1 试验水质

3.1.2 试验所用主要仪器

3.2 试验方法

3.2.1 电极制作和表面处理方法

3.2.2 试验装置及步骤

3.2.3 腐蚀速率的计算

3.2.4 参数说明

3.3 试验结果与讨论

3.3.1 不同气体对N80钢极化曲线影响

3.3.2 不同温度对N80钢极化曲线影响

3.3.3 不同转速对N80钢极化曲线影响

3.3.4 静态下H_2S和CO_2对N80钢的影响

3.4 结论

第四章 慢应变拉伸实验

4.1 实验方法

4.1.1 主要仪器

4.1.2 试样

4.1.3 参数说明

4.1.4 实验内容

4.2 实验数据处理

4.2.1 应力—时间曲线

4.2.2 拉伸试样的延伸率

4.2.3 拉伸试样的断面收缩率

4.3 结果与讨论

4.3.1 应变速率对应力腐蚀的影响

4.3.2 温度对应力腐蚀的影响

4.3.3 油田水对应力腐蚀的影响

4.3.4 缓蚀剂对应力腐蚀的影响

4.3.5 SCC敏感性的讨论

4.4 断口形貌分析

第五章 腐蚀疲劳试验

5.1 实验方法

5.1.1 主要仪器

5.1.2 试样尺寸

5.1.3 参数说明

5.1.4 试验条件

5.1.5 试验程序

5.1.6 实验内容

5.2 实验数据处理

5.3 结果与讨论

5.4 结论

第六章 光电子能谱实验

6.1 实验方法

6.1.1 实验仪器

6.1.2 实验原理

6.2 结果与讨论

第七章 防腐措施

7.1 投加缓蚀剂

7.2 阴极保护

7.2.1 外加电流阴极保护法

7.2.2 牺牲阳极保护法

7.2.3 阴极保护与缓蚀剂联合保护

7.3 阳极保护

7.3.1 阳极保护

7.3.2 阳极保护与无机缓蚀剂联合保护

7.4 涂层防腐

第八章 结论

参考文献

附录1 电化学极化曲线

附录2 N80钢在不同应变速率和环境中的应力-时间曲线

附录3 N80钢慢应变拉伸后断口形貌的扫描电镜分析

附录4 XPS的元素总图及单个的元素峰图

附录5 X射线衍射物相分析测试鉴定报告

附录6 取高样情况

成果

致谢

发布时间: 2007-03-23

参考文献

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