志盛 宋工010-56370580/15810936151油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中廣泛存在二氧化碳，二氧化碳溶于水后對(duì)鋼鐵有極強(qiáng)的腐蝕。近年來(lái)，隨著油氣田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，二氧化碳含量和綜合含水率都上升，二氧化碳引起設(shè)備管道的腐蝕穿孔更加嚴(yán)重；開(kāi)發(fā)深層高壓二氧化碳的油氣生產(chǎn)亟待解決二氧化碳防腐。
北京志盛威華根據(jù)多年對(duì)原油開(kāi)發(fā)的跟蹤研究，對(duì)二氧化碳的腐蝕影響因素總結(jié)以及相關(guān) 防腐材料和工藝的設(shè)計(jì)，最終得到以下結(jié)論，采用的防腐材料為志盛威華自主研發(fā)生產(chǎn)的ZS-711無(wú)機(jī)防腐涂料，從而延長(zhǎng)石油開(kāi)采中鋼管的使用壽命，降低開(kāi)采成本。
二氧化碳腐蝕類型：1、均勻腐蝕——電化學(xué)過(guò)程。2、環(huán)狀腐蝕——發(fā)生在經(jīng)過(guò)熱處理的管端。3、沖蝕——發(fā)生在管子截面變化部位、收縮截流部位。4、腐蝕開(kāi)裂——在金屬表面沿較脆的方向，以單項(xiàng)或類似枝狀形式形成裂縫。5、深坑型腐蝕——周邊銳利、界面清晰的坑，產(chǎn)生坑蝕原因有三點(diǎn)：（1）二氧化碳?xì)怏w溶于凝結(jié)在管壁上的水滴引起的（2）管壁表面形成的疏松不均勻腐蝕產(chǎn)物層或垢層，氣體侵入后垢下腐蝕（3）涂層局部脫落和漏點(diǎn)處二氧化碳對(duì)鋼材的腐蝕。
CO2溶于水中對(duì)金屬材料，尤其是鋼鐵材料有極強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)鋼鐵材料的腐蝕比鹽酸還要嚴(yán)重，CO2對(duì)低碳鋼的腐蝕速率可達(dá)7mm/a以上。北京志盛威華依據(jù)多年對(duì)原有開(kāi)發(fā)中二氧化碳的腐蝕研究，采用志盛威華自主研發(fā)生產(chǎn)的ZS-711無(wú)機(jī)防腐涂料可完美解決。
二氧化碳的腐蝕原理：
CO2 （溶液）= CO2 （吸附）（1）
CO2 （吸附） + H2O= H2CO3（吸附）（2）
H2CO3（吸附） + e- =H （吸附）+ HCO3- （吸附）（3）
H2CO3（吸附） + H2O= H3O++ HCO3- （4）
H3O++ e-= H （吸附）+ H2O（5）
二氧化碳腐蝕影響因素
原油的影響：在飽和CO2的溶液中，原油的存在可能對(duì)CO2的腐蝕產(chǎn)生有益的影響。氯離子：在CO2腐蝕系統(tǒng)中有氯離子存在時(shí)，CO2對(duì)鋼材的腐蝕速率隨著氯離于濃度的增大而增大，這是因?yàn)槲接诮饘俦砻娴穆入x子妨礙形成完整的碳酸鐵保護(hù)膜所致。氧氣：氧氣本身就存在對(duì)鋼材的氧化腐蝕問(wèn)題，因此，CO2對(duì)鋼材的腐蝕速率通常隨氣相中氧含量的增加而增加。H2S：少量的H2S就可使CO2對(duì)鋼材的腐蝕速率成倍的增加。當(dāng)H2S的濃度增加時(shí)，由于形成了H2S保護(hù)膜，反而減緩了CO2對(duì)鋼材的腐蝕;當(dāng)H2S的濃度增加到一定量時(shí)，鋼材由坑蝕變成均勻腐蝕，使腐蝕速率降低。
原油中含水率（1）小于30%時(shí)，發(fā)生CO2腐蝕的傾向較小。 一般說(shuō)來(lái)，油藏中油水混合介質(zhì)在油氣井流動(dòng)過(guò)程中會(huì)形成乳狀液，當(dāng)油中含水量小于30%時(shí)會(huì)形成油包水型乳狀液，這些水相對(duì)鋼鐵表面的潤(rùn)濕將受到抑制，發(fā)生CO2腐蝕的傾向較小。（2）當(dāng)水含量大于40%時(shí)，CO2腐蝕的傾向較大。當(dāng)水含量大于40%時(shí)，會(huì)形成水包油型乳狀液，這時(shí)水相對(duì)鋼鐵材料表面發(fā)生潤(rùn)濕而引發(fā)CO2腐蝕。
流速的影晌（1）流動(dòng)的氣體或液體將對(duì)設(shè)備內(nèi)壁構(gòu)成強(qiáng)烈的沖刷，抑制致密保護(hù)膜的形成、影響緩蝕劑作用的發(fā)揮；（2） 材料內(nèi)壁己不光滑的條件下，某點(diǎn)處的流速可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整體流速，而且還可能出現(xiàn)紊流，因此，必然會(huì)對(duì)腐蝕速度有一定的影響。（3）流速的提高并不都帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)，它對(duì)腐蝕速率的影響和碳鋼的鋼級(jí)有關(guān)。
油氣田預(yù)防CO2腐蝕的措施
平臺(tái)設(shè)施：分流程段考慮，腐蝕嚴(yán)重的容器內(nèi)壁采用內(nèi)壁涂刷ZS-711無(wú)機(jī)防腐涂料涂層或襯里、不銹鋼。氣田內(nèi)部管線：加注緩蝕劑，留有合適的腐蝕裕量，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)腐蝕嚴(yán)重的管線采用抗蝕材料（Cr），并定期清管。外輸海底管線：控制天然氣的水露點(diǎn)。
北京志盛威華根據(jù)多年對(duì)原油開(kāi)發(fā)的跟蹤研究，對(duì)二氧化碳的腐蝕影響因素總結(jié)以及相關(guān) 防腐材料和工藝的設(shè)計(jì)，最終得到以下結(jié)論，采用的防腐材料為志盛威華自主研發(fā)生產(chǎn)的ZS-711無(wú)機(jī)防腐涂料，從而延長(zhǎng)石油開(kāi)采中鋼管的使用壽命，降低開(kāi)采成本。
二氧化碳腐蝕類型：1、均勻腐蝕——電化學(xué)過(guò)程。2、環(huán)狀腐蝕——發(fā)生在經(jīng)過(guò)熱處理的管端。3、沖蝕——發(fā)生在管子截面變化部位、收縮截流部位。4、腐蝕開(kāi)裂——在金屬表面沿較脆的方向，以單項(xiàng)或類似枝狀形式形成裂縫。5、深坑型腐蝕——周邊銳利、界面清晰的坑，產(chǎn)生坑蝕原因有三點(diǎn)：（1）二氧化碳?xì)怏w溶于凝結(jié)在管壁上的水滴引起的（2）管壁表面形成的疏松不均勻腐蝕產(chǎn)物層或垢層，氣體侵入后垢下腐蝕（3）涂層局部脫落和漏點(diǎn)處二氧化碳對(duì)鋼材的腐蝕。
CO2溶于水中對(duì)金屬材料，尤其是鋼鐵材料有極強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)鋼鐵材料的腐蝕比鹽酸還要嚴(yán)重，CO2對(duì)低碳鋼的腐蝕速率可達(dá)7mm/a以上。北京志盛威華依據(jù)多年對(duì)原有開(kāi)發(fā)中二氧化碳的腐蝕研究，采用志盛威華自主研發(fā)生產(chǎn)的ZS-711無(wú)機(jī)防腐涂料可完美解決。
二氧化碳的腐蝕原理：
CO2 （溶液）= CO2 （吸附）（1）
CO2 （吸附） + H2O= H2CO3（吸附）（2）
H2CO3（吸附） + e- =H （吸附）+ HCO3- （吸附）（3）
H2CO3（吸附） + H2O= H3O++ HCO3- （4）
H3O++ e-= H （吸附）+ H2O（5）
二氧化碳腐蝕影響因素
原油的影響：在飽和CO2的溶液中，原油的存在可能對(duì)CO2的腐蝕產(chǎn)生有益的影響。氯離子：在CO2腐蝕系統(tǒng)中有氯離子存在時(shí)，CO2對(duì)鋼材的腐蝕速率隨著氯離于濃度的增大而增大，這是因?yàn)槲接诮饘俦砻娴穆入x子妨礙形成完整的碳酸鐵保護(hù)膜所致。氧氣：氧氣本身就存在對(duì)鋼材的氧化腐蝕問(wèn)題，因此，CO2對(duì)鋼材的腐蝕速率通常隨氣相中氧含量的增加而增加。H2S：少量的H2S就可使CO2對(duì)鋼材的腐蝕速率成倍的增加。當(dāng)H2S的濃度增加時(shí)，由于形成了H2S保護(hù)膜，反而減緩了CO2對(duì)鋼材的腐蝕;當(dāng)H2S的濃度增加到一定量時(shí)，鋼材由坑蝕變成均勻腐蝕，使腐蝕速率降低。
原油中含水率（1）小于30%時(shí)，發(fā)生CO2腐蝕的傾向較小。 一般說(shuō)來(lái)，油藏中油水混合介質(zhì)在油氣井流動(dòng)過(guò)程中會(huì)形成乳狀液，當(dāng)油中含水量小于30%時(shí)會(huì)形成油包水型乳狀液，這些水相對(duì)鋼鐵表面的潤(rùn)濕將受到抑制，發(fā)生CO2腐蝕的傾向較小。（2）當(dāng)水含量大于40%時(shí)，CO2腐蝕的傾向較大。當(dāng)水含量大于40%時(shí)，會(huì)形成水包油型乳狀液，這時(shí)水相對(duì)鋼鐵材料表面發(fā)生潤(rùn)濕而引發(fā)CO2腐蝕。
流速的影晌（1）流動(dòng)的氣體或液體將對(duì)設(shè)備內(nèi)壁構(gòu)成強(qiáng)烈的沖刷，抑制致密保護(hù)膜的形成、影響緩蝕劑作用的發(fā)揮；（2） 材料內(nèi)壁己不光滑的條件下，某點(diǎn)處的流速可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整體流速，而且還可能出現(xiàn)紊流，因此，必然會(huì)對(duì)腐蝕速度有一定的影響。（3）流速的提高并不都帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)，它對(duì)腐蝕速率的影響和碳鋼的鋼級(jí)有關(guān)。
油氣田預(yù)防CO2腐蝕的措施
平臺(tái)設(shè)施：分流程段考慮，腐蝕嚴(yán)重的容器內(nèi)壁采用內(nèi)壁涂刷ZS-711無(wú)機(jī)防腐涂料涂層或襯里、不銹鋼。氣田內(nèi)部管線：加注緩蝕劑，留有合適的腐蝕裕量，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)腐蝕嚴(yán)重的管線采用抗蝕材料（Cr），并定期清管。外輸海底管線：控制天然氣的水露點(diǎn)。