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在油气工业中,针对盐膏层地质段的固井问题,一般采用高盐固井水泥。而相比其他固井水泥,高盐固井水泥中含有更多的Cl-等侵蚀性阴离子,套管钢在使用过程中会受到更苛刻的腐蚀。学者们对油井水泥和套管的腐蚀已经做了大量研究,但将高盐水泥和套管作为整体进行研究的很少。本文模拟井下实际的服役状态,将套管钢包覆于高盐固井水泥中制备出水泥/套管体系进行腐蚀研究。本课题选用P110套管钢,配制饱和/半饱和两种盐水水泥浆,并制备出两种盐水水泥/套管体系,借助电化学工作站、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、液压伺服控制万能试验机等设备对不同时间、不同压力下水泥/套管体系在含饱和CO2的模拟地层水的腐蚀机理进行了研究,得到以下主要结论:(1)水泥/套管界面为薄弱区域。水化期水化对两种体系的影响一致,而高压产生了不同的影响;水泥石与套管钢之间的一界面是一个薄弱区域,界面处水化慢于水泥石本体。水化时间增加和高压条件均会使水泥/套管界面更稳定;高压会使得饱和盐水水泥/套管体系中套管钢的钝化速度减慢,而半饱和盐水水泥/套管体系中钝化膜更加稳定。(2)浸泡腐蚀实验中,体系受水化和腐蚀的双重影响。高压对水化和腐蚀均有促进作用;在饱和CO2模拟地层水溶液中,两种体系均受到水泥水化和CO2、Cl-等腐蚀介质腐蚀的双重作用,使得水泥石的性能和水泥/套管界面的稳定性先增强后变弱。高压能促进水泥的水化作用,但同时高压也会促进CO2在水泥石中的渗透腐蚀速度及Cl-向套管钢表面聚集的速度。(3)水泥本体与界面过渡区腐蚀劣化趋势一致,界面会在水泥石本体被完全腐蚀破坏之前发生失稳。腐蚀介质会优先作用在局部孔隙处,随后逐渐扩展到整个界面导致界面性能下降。CO2的渗透快于其与水泥的反应步骤,因此会在界面过渡区聚集,使得界面过渡区腐蚀更加严重,水泥/套管界面会在水泥石被完全腐蚀破坏之前发生失稳。(4)浸泡腐蚀10天时,套管钢均处于钝化状态,随后发生破钝腐蚀,但两种体系中套管钢的腐蚀原因不一致;浸泡腐蚀10天时,从交流阻抗谱可以看出套管钢均呈钝化状态。随后随着腐蚀时间的延长套管钢表面双电层的传递电阻逐渐降低,不同的是饱和盐水水泥/套管体系中主要是由Cl-所导致,而半饱和盐水水泥/套管体系主要是由于CO2的作用。(5)浸泡腐蚀过程中,套管钢均受到CO2和Cl-的腐蚀,水泥石主要受到CO2的碳化腐蚀作用。