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油气田采出液输送管道CO2腐蚀机理及影响因素研究进展

2021-08-09张健豪陈星刘壮李永军马云

新型工业化 2021年2期

张健豪,陈星,刘壮,李永军,马云*

(1.西安石油大学石油工程学院 陕西省油气田特种增产技术重点实验室,陕西 西安 710065;2.西部低渗-特低渗油藏开发与治理教育部工程研究中心,陕西 西安 710065;3.长庆油田分公司第一采气厂采气工艺研究所,陕西 靖边 718500)

0 引言

在我国目前的采油技术中,我们通常采用CO2驱油法,该方法效率高,经济性好[1]。但该技术的缺点是会使大量CO2融入采出水,使得采出水的PH值降低,同时CO2还会混入油气伴生气或天然气中,大程度的增加石油、天然气工业安全稳定生产中所面对的CO2腐蚀问题, 不仅会导致直接的经济财产损失,而且会对生态环境造成严重破坏,其社会影响不容小觑[2]。CO2可与水结合生成碳酸呈弱酸性,H2CO3的生成增加了溶液的酸性,进而增强了环境的腐蚀性,因此CO2是石油化工生产、加工及输送管道设备所面临的巨大威胁,CO2浓度的提高大大增加了石油天然气生产运输过程中的安全隐患[3-4]。基于此,本文综合大量国内外文献对输油管道CO2腐蚀的机理以及影响CO2腐蚀速率的因素进行综述,并总结了一些结论和建议。

1 CO2腐蚀机理

直至目前,国内外学者对CO2腐蚀机理仍然存在争议尚无统一定论。通常认为没有水参与的CO2几乎不具腐蚀性,不会对钢构成威胁,但当CO2形成水溶液后可与金属构成原电池效应,产生电化学腐蚀[5],CO2腐蚀电化学反应式如下[6]:

阴极:

阳极:

朱世东[7]等人通过总结前人的研究[8-10]总结出大家普遍认为的CO2腐蚀机理为:

其总腐蚀反应为:

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