高温高压含O2溴盐完井液中13Cr不锈钢的腐蚀行为研究

摘要

随着越来越复杂开发工艺的应用,油气田现场服役环境也变得更加复杂苛刻,一些现场操作环节(如井下回注CO2、回注采出水、药剂加注、环空注氮、管道试压、维修操作等)不可避免会将O2引入井下环境.O2的混入会导致井下管材发生不可预期的腐蚀风险,尤其对以13Cr不锈钢为代表的耐蚀油套管材,潜在局部腐蚀风险很高.针对溴盐完井液中O2混入导致井下管材腐蚀风险加剧的问题,采用高温高压腐蚀模拟实验,结合扫描电镜、能谱分析等微观表征手段,研究了高温高压含O2环境下不同浓度溴盐完井液中普通13Cr和超级13Cr两种典型不锈钢油套管材的腐蚀行为及机理.结果 表明:在高温高压含O2溴盐完井液环境下,两种13Cr不锈钢的腐蚀速率均较高,尤其局部腐蚀速率;参照NACE PR-0775标准,普通13Cr在1.01 g/cm3浓度的溴盐溶液中就已经属于严重腐蚀,并且随着溴盐质量浓度的升高,腐蚀程度不断加剧,在浓度为1.10 g/cm3达到极严重腐蚀;当溴盐质量浓度达到1.40 g/cm3时,两种材料的最大局部腐蚀速率均已超过5 mm/a;微观形貌分析结果表明,溴盐完井液中O2混入对13Cr不锈钢管材的耐蚀性能具有显著影响,这主要是由于O2混入降低了材料表面钝化膜的稳定性,点蚀萌生于材料基体表面致密富Cr钝化膜的破损处,向基体深部发展,蚀坑周边区域有大量腐蚀产物堆积,蚀坑与周边区域存在局部的电偶效应,进一步加速蚀坑的发展.