CO2 коррозионностойкие трубы и обсадные трубы

Введение

В нефтегазовой отрасли, углекислый газ (СО2) коррозия является серьезной проблемой, особенно в средах, где CO2 присутствует в высоких концентрациях. CO2-коррозия, также известен как сладкая коррозия, происходит при растворении углекислого газа в воде, образуя угольную кислоту (H2CO3), которые могут агрессивно воздействовать на стальные материалы, приводящие к питтингу, равномерная коррозия, и в конечном итоге, выход из строя НКТ и обсадных труб. Этот вид коррозии особенно распространен в Резервуары, богатые CO2, повышение нефтеотдачи (МУН) операции, а также газовые скважины.

Для борьбы с коррозией CO2, в отрасли разработаны специализированные Устойчивые к коррозии CO2 НКТ и обсадные трубы. Эти трубы разработаны, чтобы выдерживать суровые условия среды с высоким содержанием CO2., обеспечение целостности ствола скважины и предотвращение дорогостоящих отказов. В этой статье, мы изучим свойства, материалы, и технологии, используемые в производстве устойчивых к коррозии CO2 НКТ и обсадных труб., а также факторы, влияющие на их эффективность..

 

Спецификация API SPEC 5CT для обсадных и насосно-компрессорных труб

ANSI/NACE TM0177 Лабораторные испытания металлов на стойкость к сульфидному растрескиванию под напряжением и коррозионному растрескиванию под напряжением в среде H2S..

ISO 15156 Нефтяная и газовая промышленность — материал для использования в средах, содержащих H2S, при добыче нефти и газа..

ISO 13680 Коррозионностойкие бесшовные трубы для нефтяной и газовой промышленности для использования в качестве обсадных труб. , Технические условия поставки труб и муфт, издание третье.

 

 

С:Продукты, не относящиеся к API, также могут вести переговоры с клиентами относительно технических данных..

 

 

---

Оглавление

1. Понимание коррозии CO2
2. Материалы, устойчивые к коррозии CO2
   • 2.1 Углеродистая сталь
   • 2.2 Низколегированная сталь
   • 2.3 Коррозионностойкие сплавы (CRA)
   • 2.4 Плакированные и футерованные трубы
3. Факторы, влияющие на коррозию CO2
   • 3.1 Парциальное давление CO2
   • 3.2 Температура
   • 3.3 Содержание воды
   • 3.4 Уровни pH
4. Испытание и оценка коррозионной стойкости CO2
   • 4.1 Автоклавное тестирование
   • 4.2 Электрохимические испытания
   • 4.3 Полевые испытания
5. Применение устойчивых к коррозии CO2 труб и кожухов
6. Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы)
7. Заключение

---

Понимание коррозии CO2 {#понимание-co2-коррозия}

CO2-коррозия происходит при растворении углекислого газа в воде, формирование угольная кислота. Эта кислота реагирует с железом в стали, образуя карбонат железа (FeCO3), которые могут либо образовывать защитный слой, либо, при определенных условиях, привести к агрессивной коррозии. Тяжесть коррозии CO2 зависит от нескольких факторов., в том числе парциальное давление CO2, температура, содержание воды, а также уровни pH.

Общая реакция на коррозию стали CO2 выглядит следующим образом::

Формирование карбонат железа иногда может действовать как защитный слой, замедление процесса коррозии. тем не мение, в средах с высокой скоростью или там, где защитный слой нестабилен, скорость коррозии может значительно увеличиться, что приводит к изъязвление, эрозия, или же равномерная коррозия.

---

Материалы, устойчивые к коррозии CO2 {#материалы для устойчивости к коррозии CO2}

Выбор подходящего материала для Устойчивые к коррозии CO2 трубки и кожухи имеет решающее значение для обеспечения долговечности и безопасности нефтяных и газовых скважин.. Обычно используются несколько материалов, каждый со своими преимуществами и ограничениями.

2.1 Углеродистая сталь {#углеродистая сталь}

Углеродистая сталь является наиболее часто используемым материалом для изготовления НКТ и обсадных труб в нефтегазовой отрасли благодаря своей низкой стоимости и доступности.. тем не мение, углеродистая сталь очень восприимчива к коррозии CO2., особенно в средах с высоким парциальным давлением CO2 и содержанием воды. Для смягчения CO2-коррозии углеродистой стали, операторы часто используют ингибиторы коррозии, покрытия, или же катодная защита.

Хотя углеродистую сталь можно использовать в среде CO2 при соблюдении правильных мер защиты., как правило, не рекомендуется при высоких концентрациях CO2 или при высоких температурах., где требуются более стойкие материалы.

2.2 Низколегированная сталь {#низколегированная сталь}

Низколегированная сталь содержит небольшое количество легирующих элементов, таких как хром, молибден, или же никель, которые улучшают его устойчивость к коррозии CO2. Эти материалы обеспечивают лучшие характеристики, чем углеродистая сталь, в средах с умеренным содержанием CO2, но для повышения их долговечности может потребоваться использование ингибиторов коррозии или покрытий..

Низколегированные стали часто используются в скважины средней глубины или же газовые скважины где концентрация CO2 не слишком высока.

2.3 Коррозионностойкие сплавы (CRA) {#коррозионностойкие сплавы}

Коррозионностойкие сплавы (CRA) представляют собой специально разработанные материалы, обеспечивающие превосходную стойкость к коррозии CO2.. Эти сплавы обычно содержат высокие уровни хром, никель, а также молибден, которые обеспечивают превосходную устойчивость как к CO2, так и к сероводород (H2S) коррозия.

Общие CRA, используемые в средах с высоким содержанием CO2, включают::

• 13CR (Мартенситная нержавеющая сталь): Содержит примерно 13% хром и обеспечивает хорошую устойчивость к коррозии CO2 при низких и умеренных температурах.. Он широко используется в Газовые скважины с высоким содержанием CO2 а также операции повышения нефтеотдачи.
• Супер 13Кр: Усовершенствованная версия 13Cr с лучшей коррозионной стойкостью при более высоких температурах и парциальном давлении CO2..
• Дуплекс нержавеющая сталь: Сочетает в себе свойства аустенитных и ферритных нержавеющих сталей., обеспечивает превосходную стойкость к коррозии CO2 и высокую механическую прочность..
• Сплавы на основе никеля (например., Инконель, Хастеллой): Эти сплавы обеспечивают высочайший уровень коррозионной стойкости и используются в самых суровых условиях CO2., в том числе высокотемпературные и высоконапорные скважины.

В то время как CRA обеспечивают отличную коррозионную стойкость, они значительно дороже углеродистой или низколегированной стали., делая их пригодными для среды высокого риска где неудача будет катастрофической.

2.4 Плакированные и футерованные трубы {#облицованные трубы}

Плакированные и футерованные трубы сочетать экономичность углеродистой стали с коррозионной стойкостью CRA. В этих трубах, тонкий слой материала CRA приклеен к внутренней поверхности трубы из углеродистой стали, обеспечение превосходной коррозионной стойкости при меньших затратах, чем использование цельных труб CRA..

• Плакированные трубы: Слой CRA металлургически связан с трубой из углеродистой стали., создание прочной и долговечной, устойчивой к коррозии поверхности..
• Футерованные трубы: Слой CRA механически соединен с трубой из углеродистой стали., обеспечивает коррозионную стойкость без необходимости использования металлургической связи.

Плакированные и футерованные трубы обычно используются в Среда с высоким содержанием CO2 где стоимость имеет значение, но устойчивость к коррозии по-прежнему имеет решающее значение.

---

Факторы, влияющие на коррозию CO2 {#Факторы, влияющие на CO2-коррозию}

Несколько факторов влияют на скорость и тяжесть коррозии CO2 в НКТ и обсадных трубах.. Понимание этих факторов имеет важное значение для выбора правильных материалов и реализации эффективных стратегий предотвращения коррозии..

3.1 Парциальное давление CO2 {#парциальное давление CO2}

The парциальное давление CO2 является ключевым фактором в определении серьезности коррозии CO2.. Более высокое парциальное давление CO2 приводит к растворению большего количества CO2 в воде., что приводит к образованию большего количества углекислоты и, следовательно, более высокие скорости коррозии. В целом, по мере увеличения парциального давления CO2, потребность в коррозионностойких материалах или ингибиторах становится все более острой.

3.2 Температура {#температура}

Температура оказывает комплексное воздействие на коррозию CO2. При умеренных температурах (ниже 60°С), Скорость коррозии имеет тенденцию увеличиваться с повышением температуры из-за повышенной растворимости CO2 в воде.. тем не мение, при более высоких температурах (выше 100°С), образование защитных слоев карбоната железа может замедлить скорость коррозии.

В условиях высоких температур, такие материалы, как супер 13Кр или же сплавы на основе никеля часто требуется противостоять комбинированному воздействию коррозии CO2 и термического напряжения..

3.3 Содержание воды {#содержание воды}

вода является критическим фактором коррозии CO2, поскольку CO2 должен растворяться в воде с образованием углекислоты.. В сухих газовых скважинах, где содержание воды минимально, Коррозия CO2 вызывает меньшую озабоченность. тем не мение, в скважинах с высоким содержанием воды, особенно в влажный газ или же конденсатные скважины, риск коррозии CO2 значительно выше.

3.4 Уровни pH {#ph-уровни}

The рН окружающей среды также влияет на коррозию CO2. Более низкие уровни pH (более кислые условия) увеличить скорость коррозии, в то время как более высокие уровни pH (более щелочные условия) может снизить скорость коррозии. В средах с высоким содержанием CO2, pH обычно низкий из-за образования угольной кислоты. стабилизация pH техники, например, добавление щелочных веществ в жидкость, может помочь смягчить коррозию CO2.

---

Испытание и оценка коррозионной стойкости CO2 {#тестирование и оценка}

Чтобы гарантировать, что НКТ и обсадные трубы могут противостоять коррозии CO2., несколько методов тестирования используются для оценки их эффективности в средах с высоким содержанием CO2..

4.1 Автоклавное тестирование {#автоклавное тестирование}

Автоклавное тестирование включает воздействие на материал CO2 и воды под высоким давлением в контролируемой среде для имитации скважинных условий.. Испытание проводится при повышенных температурах и давлениях для оценки устойчивости материала к коррозии CO2.. Автоклавные испытания обычно используются для оценки характеристик CRA и низколегированных сталей в среде CO2..

4.2 Электрохимические испытания {#электрохимические испытания}

Электрохимические испытания измеряет скорость коррозии материала путем мониторинга электрохимических реакций, которые происходят, когда материал подвергается воздействию CO2 и воды. Этот метод предоставляет ценные данные о коррозионной стойкости материала и может помочь определить лучшие материалы для конкретных сред с высоким содержанием CO2..

4.3 Полевые испытания {#полевые испытания}

Полевые испытания предполагает установку трубок или обсадные трубы в реальном стволе скважины и мониторинг ее производительности с течением времени. Этот метод предоставляет реальные данные о способности материала противостоять коррозии CO2 в реальных условиях эксплуатации.. Полевые испытания часто используются для подтверждения результатов лабораторных испытаний и обеспечения долгосрочной эффективности материала..

---

Применение устойчивых к коррозии CO2 труб и кожухов {#Приложения}

Устойчивые к коррозии CO2 трубы и обсадные трубы используются в различных областях применения., включая:

• Газовые скважины с высоким содержанием CO2: В скважинах, где CO2 присутствует в высоких концентрациях, устойчивые к коррозии материалы, такие как 13CR или же супер 13Кр обычно используются для предотвращения коррозии CO2.
• Увеличение нефтеотдачи (МУН): В Впрыск CO2 операции повышения нефтеотдачи, где CO2 закачивается в пласт для повышения нефтеотдачи, коррозионностойкие трубки и кожух необходимы для предотвращения поломок из-за коррозии CO2..
• Высокотемпературные скважины: В скважинах с высокими температурами, такие материалы, как сплавы на основе никеля или же дуплекс из нержавеющей стали используются для противостояния комбинированному воздействию коррозии CO2 и термического напряжения..
• Мокрые газовые скважины: В скважинах с высоким содержанием воды, для предотвращения коррозии CO2 используются коррозионностойкие материалы., что усугубляется присутствием воды.

---

Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы) {#Часто задаваемые вопросы}

1. Что такое CO2-коррозия НКТ и обсадных труб??

CO2-коррозия, также известен как сладкая коррозия, происходит, когда углекислый газ растворяется в воде с образованием угольной кислоты, который реагирует со сталью с образованием карбоната железа. Этот процесс может привести к питтингу, равномерная коррозия, и выход из строя НКТ и обсадных труб.

2. Какие материалы используются для изготовления труб и кожухов, устойчивых к коррозии CO2??

Материалы, используемые для Устойчивые к коррозии CO2 трубки и кожухи включать углеродистая сталь (с ингибиторами), низколегированная сталь, коррозионностойкие сплавы (CRA) такие как 13CR а также сплавы на основе никеля, а также плакированные или футерованные трубы.

3. Как температура влияет на коррозию CO2?

Температура влияет на коррозию CO2 по-разному. При умеренных температурах, скорость коррозии увеличивается с температурой из-за более высокой растворимости CO2. При более высоких температурах, могут образовываться защитные слои карбоната железа, снижение скорости коррозии.

4. Какова роль воды в коррозии CO2??

вода необходим для коррозии CO2, поскольку CO2 должен растворяться в воде с образованием углекислоты.. В скважинах с высоким содержанием воды, риск CO2-коррозии значительно выше по сравнению со скважинами с сухим газом.

5. Как проверяется стойкость к коррозии CO2?

Устойчивость к коррозии CO2 проверяется с использованием таких методов, как автоклавное тестирование, электрохимические испытания, а также полевые испытания. Эти испытания оценивают эффективность материала в средах с высоким содержанием CO2 в смоделированных или реальных условиях ствола скважины..

---

Заключение {#заключение}

CO2-коррозия является серьезной проблемой в нефтегазовой отрасли, особенно в скважинах с высокой концентрацией CO2. Для предотвращения дорогостоящих отказов и обеспечения целостности ствола скважины, важно использовать Устойчивые к коррозии CO2 НКТ и обсадные трубы. Такие материалы как коррозионностойкие сплавы (CRA), плакированные трубы, а также Низколегированные стали обеспечивают превосходную стойкость к коррозии CO2, что делает их пригодными для широкого спектра применений, включая Газовые скважины с высоким содержанием CO2, операции повышения нефтеотдачи, а также высокотемпературные скважины.

Понимая факторы, влияющие на коррозию CO2, и выбирая правильные материалы., операторы могут значительно продлить срок службы своих НКТ и обсадных труб, сократить расходы на техническое обслуживание, и повысить общую безопасность и надежность своей деятельности..