页岩气田集输管道内腐蚀规律与机理研究

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页岩气田集输管道是页岩气田生产的重要组成部分,但由于输送介质(腐蚀介质、携沙)和管线铺设(上下坡、改变走向)的复杂性,导致集输管道很容易出现内腐蚀,甚至引发穿孔,对页岩气田安全生产和环境造成破坏和污染。因此,研究其腐蚀规律具有重要的意义。针对上述内腐蚀问题,模拟了L360NB材质在西南页岩气田实际运行工况下的内腐蚀行为,基于Comsol Multiphysics软件和结合正交分析,研究不同内腐蚀影响因素的影响。其次,开展不同流速、温度、Cl-浓度、二氧化碳含量、氧含量条件下的腐蚀失重模拟试验,结合电化学测试与金相显微观察,辅以扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表面分析技术对L360NB的内腐蚀行为进行系统研究。分析不同因素对腐蚀速率及腐蚀产物的影响,进而揭示耦合作用下的协同作用,为解决西南页岩气田屡屡失效的问题探明了方向。试验结果表明:耦合作用下,页岩气集输管道内腐蚀影响因素对内腐蚀的作用依次为:温度>氧分压>氯离子浓度>流速。在高压釜中模拟实际工况结果显示,单因素作用下;1)改变氯离子浓度,当氯离子浓度介于5000 mg/L至25000 mg/L,随着氯离子浓度的增大,腐蚀作用加剧,L360NB的平均腐蚀速率高达3.141 mm/a,属于极严重腐蚀;2)当温度范围为30°C至70°C,且温度越高,腐蚀越剧烈,当温度为70°C的环境中腐蚀最为严重,L360NB腐蚀速率达到5.579 mm/a,属于极严重腐蚀,试样伴随有大量的点蚀坑;3)在不同氧分压试验中,当2含量一定,等于0.24Mpa时,此时2/2≥3时,主要发生CO2腐蚀,随着O2分压增大,腐蚀速率递增,在2/2比值为3时,有峰值出现,腐蚀最为严重,腐蚀速率高达9.456 mm/a,此阶段O2促进了腐蚀,腐蚀产物主要为Fe3O4、Fe CO3、Fe OOH;当2/2≤2时,主要发生CO2腐蚀,O2抑制了腐蚀速率,此时生成的腐蚀产物为Fe CO3而Fe CO3膜层具有相对较高的致密性,对基体能够发挥较强的保护作用;当2/2=1时,O2抑制了腐蚀速率,腐蚀速率最低。
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