中国石油大学（华东）成人教育学院
题目：CO2腐蚀机理及某气田防腐措施
函授站（点）： 巴州教培中心
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摘要
在天然气的开发和加工利用过程中，各类管道遭受腐蚀是最常见的现象，近10年来，含CO2、H2S、Cl-及水化物等多种腐蚀介质的油气田相继出现，不仅给油气田的开发带来了巨大的经济损失，同时也造成了一定的安全隐患和环境污染。近年来，随着天然气的广泛使用推广，全国各大气田的开发逐步深入，CO2腐蚀问题也就显的越来越重要了，这是因为目前对于全国油田来说，天然气中大多不含H2S而含一定量的CO2，且CO2腐蚀不仅存在于天然气输送过程中，在天然气井的开发生产过程中也时常发生。由于CO2 引起钢铁迅速而严重的腐蚀，使得管道和设备发生早期腐蚀失效并往往造成巨大的经济损失和严重的社会后果，因此CO2 的腐蚀与防护研究已成为油田防腐的重要课题。
关键词：天然气， CO2 ， 腐蚀 ， 防腐措施
目 录
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一、前言 ???????????????????4 二、某气田概况 ????????????? 5 三、CO2的腐蚀机理 ??????????????6 四、影响CO2腐蚀的主要参数 ??????????7 五、CO2腐蚀控制 ?????????????? 14 六、某气田设计中采取的防腐措施 ????? 17 七、某气田腐蚀现状及原因分析对比????? 21 八、某气田防腐存在的问题及建议?????? 23 九、结论 ?????????????????? 27 一、前言
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在天然气的开发和加工利用过程中，各类管道遭受腐蚀是最常见的现象，近10年来，含CO2、H2S、Cl-及水化物等多种腐蚀介质的油气田相继出现，不仅给油气田的开发带来了巨大的经济损失，同时也造成了一定的安全隐患和环境污染。近年来，随着天然气的广泛使用推广，全国各大气田的开发逐步深入，CO2腐蚀问题也就显的越来越重要了，这是因为目前对于全国油田来说，天然气中大多不含H2S而含一定量的CO2，且CO2腐蚀不仅存在于天然气输送过程中，在天然气井的开发生产过程中也时常发生。由于CO2 引起钢铁迅速而严重的腐蚀，使得管道和设备发生早期腐蚀失效并往往造成巨大的经济损失和严重的社会后果，因此CO2 的腐蚀与防护研究已成为油田防腐的重要课题。
腐蚀是油气生产和运送设施有关的天然的潜在危害。它来自于这样一个事实，即水相通常与油和（或）气有关。而这种水相固有的腐蚀性又决定于未溶解的酸气的浓度和水化学性质。H2S、CO2、盐水和（或）含有碳氢元素的冷凝水的出现不仅能够产生腐蚀，而且还可能由于氢原子被上吸进入钢体而导致自然条件破坏。CO2通常出现在产出的流体中，而且尽管它不会引起与H2S有关的重大危害，但它的出现也能导致非常高的腐蚀速率，特别是那些使用碳钢和低合金钢的地方。实际上目前CO2腐蚀或“无硫腐蚀”是油气生产中所遇到的最普通的一种侵蚀形式，而且也是在碳钢和低合金钢的应用中需主要考虑的因素。
二、某气田概况
某气田是西气东输工程的主力气源地，气田位于新疆全国盆地北缘的拜城县境内。海拔高度1400米至1600米，该地区属温带大陆型气候。
该气田构造位于塔里木盆地北缘库车坳陷北部克拉苏—依奇克里克构造带中西部，气田采用衰竭式开采方式，年产气能力为107．6×108m3，稳产年限10－17年，可持续供气至2034年。采气速度控制在4%以内，采收率为85％，2011年开始见地层水，见水时间9－15年。
该气田是西气东输的主力气田之一，其地面工程项目是将该气田的天然气输往上海的一条重要的内部集输管网。气田将生产气井生产的天然气通过集输管线输至中央处理厂进行脱水、脱烃处理。
该气田地层水Cl－浓度高达100677mg/L，属CaCl2型，溶解气含量3.075m3/m3H2O，属密闭型地层水。开发前期无气田水，天然气中水气比约2.8g/m3，气田开发中后期气田每天产水量1000m3，单井最高产水量400m3。天然气中CO2含量0.721784mol%，甲烷含量97.95498mol％。
集输管线设计压力14MPa，H2S分压为0.0000033MPa，远低于NACE（美国腐蚀工程师协会）MR0175中规定的酸气环境分压0.0003MPa，不属于酸性环境，所以不考虑H2S腐蚀。气田气体中CO2含量为0.72%，分压为0.6MPa，pH值为5.91~7.23。因此在材料的选择上主要考虑CO2和Cl－的腐蚀。
三、CO2的腐蚀机理
CO2腐蚀长期以来一直被认为是一个问题，而且已经进行了广泛的研究。在油气生产系统中的温度下，干CO2本身不具有腐蚀性，但当其溶于水时，它就具有腐蚀性，通过水，它可以在钢和与钢接触的水之间产生化学反应。CO2极易溶于水和盐水，但是还应该记住的是它在碳氢化合物中的溶解性更大——
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