西北某油田涂层耐蚀性评价

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在石油开采过程中,钻具和井下油套管面临的腐蚀环境往往相当恶劣,油井生产过程中存在安全隐患,一旦油管破裂则会造成巨大的经济损失。西北某油田各区块油井产出液中普遍含有H2S、CO2且H2S及C02含量分布不均,造成井下油管出现了不同程度的腐蚀问题。为避免复杂恶劣井下环境对油管的腐蚀危害,目前该油田部分区块已开始使用内涂层对油管进行防腐。但是,室内腐蚀评价试验结果并不能满足现场的需要,选用何种涂层以及不同涂层对该油田油管腐蚀的适用性仍是现在所面临的问题之一。目前国内没有专门针对涂层耐蚀性能进行测试的标准,无法对其性能进行评价。因此,有必要探究出一种适用于该油田涂层耐蚀性能的评价方法,以期指导现场的实际应用。本文利用反应釜模拟不同含量的H2S、CO2条件下对涂层进行测试,观测涂层的宏观形貌;使用电化学阻抗谱对涂层的失效过程进行研究,用模拟电路中等效元件的变化划分了涂层的失效等级;对使用后的涂层进行基本性能测试,并与使用前的涂层进行比较,选取测试合格的性能作为评价指标:结合涂层的宏观形貌、等效元件、基本性能测试中合格的性能指标,提出了一种对涂层耐蚀性能进行综合评价的方法。本文的主要研究内容包括:(1)对现场使用前后的涂层进行取样,检测其附着力、耐磨性、抗冲击等一系列基本性能,并对这些基本性能进行对比,发现现场使用之后的一些涂层出现大量鼓泡、点蚀,说明涂层已经不能再继续使用,但是还有一些涂层形貌完好,需要对涂层进行进一步的测试;(2)用反应釜对涂层进行测试,采用单因素变量法设计实验,在CO2含量为2.5%、H2S含量为5%的情况下,TSC1产生了鼓泡,在C02含量为5%、H2S含量为6.25%的情况下,TSCl鼓泡变大,数量也增多,且TSC4涂层也开始出现少量鼓泡,在H2S含量为2.5%、C02含量为5%的情况下,TSC1已经开始出现鼓泡,在C02含量为10%的情况下,TSC1鼓泡进一步增大,数量也增多,TSC4涂层也开始出现鼓泡,当涂层出现鼓泡时,说明其局部附着力已经丧失,不能继续使用,而TSC3和TSC2在整个实验过程中涂层形貌始终完好;(3)用电化学阻抗法对现场使用前后的涂层试样进行测试,求得相关电化学参数值,并研究阻抗谱及相关参数随涂层性能的变化规律,发现浸泡前后涂层阻抗相差在三个数量级以上,涂层性能好的阻抗值在测量过程中会一直减小,性能不是很好的涂层,其阻抗值会经过一个先减小后增大的过程,TSC3和TSC2两种涂层始终呈现一个时间常数,说明金属基体还没有与腐蚀介质发生反应,涂层保护效果较好,在浸泡初期TSCl和TSC4涂层呈现一个时间常数,随着浸泡时间的增加,TSC1呈现两个时间常数,说明涂层已经不能对金属基体进行保护;(4)综合涂层电化学阻抗等效元件、反应釜测试后涂层形貌及现场实验前后涂层基本性能测试对比中较好的基本性能,拟定涂层耐蚀性能多指标综合评价方法。
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