油套管二氧化碳腐蚀研究

论文摘要

CO2驱油增产技术的广泛应用以及一些油气田采出液中本身所含有的CO2,使得CO2腐蚀成为困扰油气生产的一个主要问题。油气生产和运输使用的管线钢遭受CO2腐蚀后,力学性能降低,使用寿命缩短,特别在设备发生CO2局部腐蚀后,产生凹坑甚至穿孔,破坏更为严重。因此,研究CO2腐蚀机理、腐蚀速率预测模型,分析设备遭受CO2腐蚀后失效和破坏的原因,具有重要的工程应用价值。本文从腐蚀电化学着手,将油气田CO2腐蚀进程分为三个阶段,指出扩散层传质过程是整个均匀腐蚀进程的速度控制步骤,在此基础上,利用极限扩散电流,推导出均匀腐蚀预测模型,并分析了影响CO2均匀腐蚀的主要因素;CO2腐蚀产物膜与腐蚀进程密切相关,总结国内外CO2腐蚀产物膜的研究成果,分析研究得出腐蚀产物膜的形成过程;腐蚀产物膜破坏是发生局部腐蚀的诱导原因,但不同的局部腐蚀类型,具有不同的动力增长机理:点蚀可看做较低pH值下的均匀腐蚀,而流动诱导腐蚀和台面腐蚀受电极反应的放电步骤控制;推导出局部腐蚀速率预测模型,为油气田实际应用提供参考;油管发生CO2局部腐蚀后,腐蚀穿孔失效,甚至在交变载荷作用下疲劳破坏,发生掉井;套管发生CO2局部腐蚀后,在外压或内外压作用下,腐蚀凹坑处应力集中,达到屈服极限,发生破坏。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 2的用途'>1.1 CO₂的用途
• 2的捕集与储存'>1.2 CO₂的捕集与储存
• 2捕集技术'>1.2.1 CO₂捕集技术
• 2资源储存'>1.2.2 CO₂资源储存
• 2分离方法'>1.3 CO₂分离方法
• 1.3.1 溶剂吸收法
• 1.3.2 膜分离法
• 1.3.3 变压吸附法
• 1.3.4 低温分离法
• 2驱油机理及应用条件'>1.4 CO₂驱油机理及应用条件
• 2驱油机理'>1.4.1 CO₂驱油机理
• 2驱油方法及应用条件'>1.4.2 CO₂驱油方法及应用条件
• 2腐蚀机理和腐蚀类型'>1.5 CO₂腐蚀机理和腐蚀类型
• 2腐蚀机理'>1.5.1 CO₂腐蚀机理
• 2腐蚀类型'>1.5.2 CO₂腐蚀类型
• 2腐蚀的主要参数'>1.6 影响CO₂腐蚀的主要参数
• 2分压和逸度'>1.6.1 CO₂分压和逸度
• 2腐蚀的影响'>1.6.2 温度对CO₂腐蚀的影响
• 2腐蚀的影响'>1.6.3 pH值对CO₂腐蚀的影响
• 2腐蚀的影响'>1.6.4 碳酸盐垢对CO₂腐蚀的影响
• 2腐蚀的防护与控制'>1.7 CO₂腐蚀的防护与控制
• 1.7.1 耐腐蚀合金管材
• 1.7.2 缓蚀剂
• 1.7.3 阴极保护
• 1.7.4 使用涂镀层油管
• 2腐蚀研究中存在的问题以及本文的研究内容'>1.8 CO₂腐蚀研究中存在的问题以及本文的研究内容
• 2腐蚀研究中存在的问题'>1.8.1 CO₂腐蚀研究中存在的问题
• 1.8.2 本文的研究内容和研究方法
• 1.9 小结
• 第2章 二氧化碳均匀腐蚀及其影响因素研究
• 2均匀腐蚀进程'>2.1 CO₂均匀腐蚀进程
• 2腐蚀的电极反应速度'>2.2 CO₂腐蚀的电极反应速度
• 2.2.1 放电过程速度控制
• 2.2.2 扩散过程速度控制
• 2腐蚀速率测定'>2.3 CO₂腐蚀速率测定
• 2腐蚀速率'>2.3.1 失重法测CO₂腐蚀速率
• 2.3.2 电化学测试方法
• 2均匀腐蚀的影响因素'>2.4 CO₂均匀腐蚀的影响因素
• 2.4.1 腐蚀性离子浓度的影响
• 2腐蚀的影响'>2.4.2 温度对CO₂腐蚀的影响
• 2.5 均匀腐蚀预测模型
• 2均匀腐蚀模型'>2.5.1 CO₂均匀腐蚀模型
• 2.5.2 腐蚀速率预测
• 2.5.3 腐蚀模型评定
• 2.6 本章小结
• 第3章 二氧化碳局部腐蚀机理及预测模型
• 2腐蚀产物膜'>3.1 CO₂腐蚀产物膜
• 2腐蚀产物膜的组成和结构'>3.1.1 CO₂腐蚀产物膜的组成和结构
• 2腐蚀产物膜形成过程'>3.1.2 CO₂腐蚀产物膜形成过程
• 3.2 腐蚀产物膜破坏机理
• 2局部腐蚀动力增长机理'>3.3 CO₂局部腐蚀动力增长机理
• 2局部腐蚀类型及研究现状'>3.3.1 油气田CO₂局部腐蚀类型及研究现状
• 3.3.2 局部腐蚀机理及发展过程
• 2局部腐蚀预测模型'>3.4 CO₂局部腐蚀预测模型
• 3.4.1 点蚀和隙缝腐蚀速率预测模型
• 3.4.2 台面腐蚀和流动诱导腐蚀腐蚀速率预测模型
• 3.4.3 局部腐蚀速率预测模型
• 3.4.4 局部腐蚀速率预测模型评价
• 3.5 本章小结
• 第4章 油套管二氧化碳腐蚀破坏研究
• 2腐蚀破坏形式'>4.1 油套管CO₂腐蚀破坏形式
• 2腐蚀破坏分析'>4.2 油管CO₂腐蚀破坏分析
• 4.2.1 油管载荷分析
• 4.2.2 油管腐蚀后力学模型
• 4.2.3 腐蚀油管井下模拟与分析
• 4.2.4 油管剩余强度评价
• 2腐蚀失效原因分析'>4.2.5 油管CO₂腐蚀失效原因分析
• 2腐蚀损坏分析'>4.3 套管CO₂腐蚀损坏分析
• 2腐蚀损坏部位及载荷分析'>4.3.1 套管CO₂腐蚀损坏部位及载荷分析
• 2后应力与破坏分析'>4.3.2 套管CO₂后应力与破坏分析
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果