油气井管柱腐蚀机理及涂层防护研究

论文摘要

目前,腐蚀问题仍然是油气田行业重大问题,腐蚀不但造成巨大经济损失,而且还能造成重大安全事故,带来人员伤亡和财产损失。本文从油气田常见腐蚀问题着手,重点研究管柱的腐蚀现状及其防护方法,特别是重点研究高分子有机涂层的应用,利用实验室先进评价手段进行涂层力学和防腐蚀性能评价。本文调研目前国内外腐蚀控制方法,简单介绍目前油气田常用的腐蚀防护技术,从经济角度考虑,推荐国内大部分低效油气田采用有机涂层防护技术进行腐蚀控制。因此,本文研究一种环氧树脂涂层,该涂层具有优良抗腐蚀性能,可以使用在国内大部分轻微或者中等腐蚀环境中,具有显著的经济效益。至于高含硫化氢和高含二氧化碳的恶劣腐蚀环境,从维护公众安全和油气井本质安全来说,应优先采用不锈钢或者镍基合金类材料。本文最后通过一系列涂层评价实验来验证该涂层的防腐蚀性能及其优良的机械性能。利用大型精密仪器辅助涂层配方优化设计,开展了微观评价方法,研究了微观特征与宏观防腐蚀相关性.对涂层进行微观性能分析。本文建立一种人为破坏涂层的实验方法,对涂层使用安全进行模拟研究,通过此实验来研究涂层失效后可能对油气井带来的安全事故。本文还借鉴国外标准对该环氧树脂涂层进行耐酸及磺化泥浆评价,最后通过现场装置实验,及油田现场采出水的评价,表明该涂层具有较好应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外油气井管柱腐蚀与防护研究进展
• 1.2.1 钻杆腐蚀现状
• 1.2.2 油管腐蚀现状
• 1.2.3 套管腐蚀现状
• 1.2.4 油气井管柱腐蚀防护技术
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 主要研究的内容
• 1.5 技术路线和研究方法
• 第2章 油气井管柱腐蚀失效机理研究
• 2.1 金属腐蚀学科发展及分类
• 2.2 油气井管柱的应力腐蚀研究
• 2.3 油气井管柱的腐蚀疲劳研究
• 2.4 油气井管柱的硫化氢腐蚀研究
• 2.4.1 硫化氢腐蚀破坏特征
• 2.4.2 硫化氢腐蚀机理研究
• 2.5 油气井管柱的二氧化碳腐蚀研究
• 2.5.1 二氧化碳腐蚀破坏特征
• 2.5.2 二氧化碳腐蚀机理研究
• 2.6 油气井管柱在二氧化碳和硫化氢混合环境中腐蚀研究
• 2.6.1 硫化氢二氧化碳共存条件下碳钢和低合金钢的腐蚀机理
• 2.6.2 硫化氢二氧化碳共存条件下的腐蚀影响因素
• 2.7 现场失效钻杆的性能测试及原因分析
• 2.7.1 失效钻杆的描述及使用情况说明
• 2.7.2 失效钻杆宏观形貌级裂纹形态
• 2.7.3 失效钻杆失效原因分析
• 2.7.4 失效钻杆分析结果
• 第3章 油气井管柱内涂层防护技术
• 3.1 引言
• 3.2 油气井管柱环氧树脂内涂层技术的应用
• 3.2.1 内防腐层对涂料和涂层的基本要求
• 3.2.2 环氧树脂涂料内防腐蚀技术
• 3.3 油气井管柱环氧树脂内涂层防腐机理
• 3.4 油气井管柱环氧树脂内涂层涂装工艺
• 3.5 油气井管柱环氧树脂内涂层防腐特点
• 3.6 实验室环氧树脂防腐内涂层的制备
• 3.6.1 实验材料及试样制备
• 3.6.2 实验仪器及设备
• 3.6.3 环氧树脂涂料的制备方法
• 3.6.4 实验室环氧树脂内涂层制备方法
• 第4章 油气井管柱环氧树脂内涂层性能测试
• 4.1 引言
• 4.2 油气井管柱环氧树脂内涂层耐二氧化碳腐蚀评价
• 4.2.1 实验试样及实验仪器
• 4.2.2 实验方法及实验条件
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 油气井管柱环氧树脂内涂层耐磺化泥浆腐蚀评价
• 4.3.1 实验试样及实验仪器
• 4.3.2 实验方法及实验条件
• 4.3.3 实验结果分析
• 4.4 油气井管柱环氧树脂内涂层耐化学性能测试
• 4.4.1 实验试样及实验仪器
• 4.4.2 实验方法及实验条件
• 4.4.3 实验结果分析
• 4.5 扫描电镜（SEM）研究环氧树脂涂层的表面微观结构
• 4.5.1 实验材料及实验仪器
• 4.5.2 实验方法
• 4.5.3 结果与讨论
• 4.6 原子力显微镜（AFM）研究环氧树脂涂层表面微观结构
• 4.6.1 实验材料及实验仪器
• 4.6.2 实验方法
• 4.6.3 结果与讨论
• 4.7 油气井管柱环氧树脂内涂层机械性能测试
• 4.7.1 涂层附着力测试
• 4.7.2 涂层圆盘磨耗测试
• 4.7.3 涂层冲击实验
• 4.7.4 涂层压平实验
• 第5章 油气井管柱环氧树脂内涂层现场试验情况
• 5.1 引言
• 5.2 环氧树脂内涂层现场腐蚀实验
• 5.2.1 现场试验环境及装置简介
• 5.2.2 在线腐蚀试验装置简介表
• 5.2.3 试验运行参数
• 5.3 三元复合驱溶液对涂层的腐蚀性能测试
• 5.4 现场试验结果分析
• 5.5 涂层应用前景
• 第6章 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果