摘要：利用靜態(tài)失重法分別研究了溶液溫度和溶液比重對N80鋼在KCl、CaCl2、NaNO3溶液中腐蝕速度的影響，結(jié)果表明，隨著溫度的升高，N80腐蝕速度逐漸增大，隨著溶液比重的增大，N80鋼的腐蝕速度逐漸降低。三種鹽溶液對N80鋼的腐蝕性強(qiáng)弱為：KCl溶液>CaCl2溶液>NaNO3溶液。同時(shí)單獨(dú)研究了溫度對N80鋼在焦磷酸鹽溶液中的腐蝕的影響。為了控制在KCl和焦磷酸鹽溶液中的腐蝕，研究了復(fù)配型緩蝕劑對N80的緩蝕效果，結(jié)果表明，加入緩蝕劑后可使N80的腐蝕速度大大降低。

關(guān)鍵詞：鹽水溶液；N80鋼； 緩蝕劑

1. 前言

油氣井進(jìn)入開發(fā)后期時(shí)，地層壓力系數(shù)大幅度下降，所以當(dāng)油氣井停產(chǎn)時(shí)，必須進(jìn)行修井，在油氣井修井作業(yè)過程中，由于井筒內(nèi)的液柱壓力低于地層壓力，將引起地層流體向井筒內(nèi)流動，從而發(fā)生井涌或井噴現(xiàn)象。所以在修井過程中，一般會往井筒內(nèi)泵入高密度的的壓井液，從而防止井涌或井噴，同時(shí)也支撐了井筒管壁，防止井壁坍塌，保證了修井作業(yè)安全進(jìn)行[1-4]。然而當(dāng)壓井液的密度大于地層壓力時(shí)，這時(shí)就會引起壓井液向地層漏失。因此在修井過程中為了防止井噴和壓井液漏失現(xiàn)象，選擇適當(dāng)類型和密度的壓井液至關(guān)重要。

目前國內(nèi)外多數(shù)采用無固相清潔鹽水作為壓井液，而無固相清潔鹽水壓井液主要是由無機(jī)鹽配置而成，如NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、NaNO3一種或者復(fù)配[5]。在修井過程中，在井下高溫、高壓條件下，這些無機(jī)鹽水對壓裂井筒的碳鋼材料具有強(qiáng)烈的腐蝕性[6]，選用不當(dāng)，可能造成應(yīng)力腐蝕開裂。然而，對這些鹽水溶液的腐蝕研究報(bào)道較少。因此本文主要研究了N80鋼在KCl、CaCl2和NaNO3以及焦磷酸鹽這幾種不同鹽水溶液中的腐蝕規(guī)律，并研究了緩蝕劑在特定環(huán)境下的緩蝕效果。

2. 實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用試片為N80鋼，尺寸為50×10×3mm，實(shí)驗(yàn)前用五潔粉除油，自來水清洗，然后用無水乙醇和丙酮除脂，吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干稱重。然后將試片放入腐蝕介質(zhì)溶液中，每組3個(gè)平行試片，實(shí)驗(yàn)溫度60~120℃，實(shí)驗(yàn)周期為48h，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將試片取出，放入酸洗液中（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%HCl+1%酸洗緩蝕劑）中浸泡約3min，然會再用五潔粉搓洗除去腐蝕產(chǎn)物，去離子水沖洗，無水乙醇和丙酮除脂，吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干稱重，計(jì)算腐蝕速率。

3. 結(jié)果與討論

3.1 溫度、溶液比重的影響

圖1為N80鋼在不同溫度、不同比重的KCl溶液中的腐蝕速度，由圖1可以得出，隨著溫度的升高，N80鋼在KCl溶液中的腐蝕速度逐漸增大，這是由于隨著溫度的升高，陰極氧去極化反應(yīng)的活化能和陽極碳鋼的溶解活化能均降低，同時(shí)金屬腐蝕的自發(fā)傾向也逐漸增大[7-8]。同時(shí)隨著溶液比重的增大，N80鋼腐蝕速度逐漸降低，可能是因?yàn)殡S著溶液比重的增大，溶液中的溶解氧含量降低，所以陰極氧去極化反應(yīng)速度降低，腐蝕速度降低[9]。

3.2 溫度對N80鋼在50%焦磷酸鹽溶液中的影響

溫度的影響見表1。溫度低于90°C時(shí)，腐蝕較輕；超過90°C后，腐蝕急劇升高。由表2可見，復(fù)配緩蝕劑的緩蝕率可以達(dá)到99.1%。

表1 N80不同溫度下的腐蝕速度

溫度 (°C)

腐蝕速度 (mm/a)

30

0.06

60

0.07

90

0.27

120

18.56

表2 不同緩蝕劑在 120 °C 下的的緩蝕效果

緩蝕劑

濃度(wt. %)

腐蝕速度(mm/a)

緩蝕率(%)

Na2MoO4

0.5

2.92

84.3

1.0

2.96

84.0

Na2WO4

0.5

2.43

86.7

1.0

2.57

86.2

Na6O18P6

1.0

4.89

73.7

C3H5NO

0.5

2.68

85.7

1.0

3.22

82.6

緩蝕劑A

1.0

0.033

99.1

4. 結(jié)論

（1）N80鋼在KCl、CaCl2和NaNO3三種鹽水溶液中的腐蝕速度隨著溫度的升高而逐漸升高，隨著溶液比重的增大而逐漸降低。

（2）N80鋼在幾種不同壓井液的腐蝕速度：KCl溶液>CaCl2溶液>NaNO3溶液。

（3）研究的緩蝕劑可以有效控制N80鋼在KCl和焦磷酸鹽溶液中的腐蝕。

參考文獻(xiàn)

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