石油工業(yè)是國家綜合國力的重要組成部分,石油對于任何一個(gè)國家都是一種生命線(xiàn),它對于經(jīng)濟、政治、軍事和人民生活的影響極大。石油系統工程分布在相當大的范圍內,線(xiàn)面結構,相連成網(wǎng),“采集輸儲煉”連續運行,由此發(fā)生的災害和次災害,有突發(fā)性、廣泛性、聯(lián)鎖性及嚴重性的特點(diǎn),災情一旦發(fā)生,不僅使石油系統本身受到損失,還容易牽連到整個(gè)城市甚至導致城市的癱瘓。
采油生產(chǎn),從采油(采氣)井口到計量站(集氣站)、聯(lián)合站,各個(gè)環(huán)節都有機地聯(lián)合在一起整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程具有機械化、密閉化和連續化的特點(diǎn),生產(chǎn)介質(zhì)為易燃、易爆的石油和天然氣,對人和環(huán)境都有較高的要求。
油氣集輸系統將開(kāi)采出來(lái)的原油和天然氣進(jìn)行收集、儲存、輸送和初步加工及處理,既具有油田生產(chǎn)點(diǎn)多、線(xiàn)長(cháng)、面廣的生產(chǎn)特點(diǎn),又具有化工煉制企業(yè)高溫高壓、易燃易爆、工藝復雜、壓力容器集中、生產(chǎn)連續性強、火災危險性大的生產(chǎn)特點(diǎn)。
隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,國內對能源的需求量急劇上升,顯然,加快開(kāi)發(fā)高含硫油氣田的全套技術(shù),是中國石油天然氣集團公司一項有遠見(jiàn)的戰略措施,不但十分必要,而且是當務(wù)之急。
高含硫氣田的勘探開(kāi)發(fā)一直是天然氣工業(yè)面臨的重大難題之一,在我國廣泛分布的天然氣資源中含硫氣田占相當大的比例,如河北省趙蘭莊氣田油層伴生氣中H2S含量63%,四川相繼發(fā)現的臥龍河氣田(H2S含量5%~7.28%)、中壩氣田(H2S含量6.75%~13.3%)、威遠氣田(H2S含量1.22%)、四川磨溪氣田(H2S含量1.8%)、長(cháng)慶下古氣田(低含量),尤其是大氣田四川東北羅家寨高含硫氣藏(H2S含量6.7%~16.6%)的發(fā)現,使中國高含硫氣田儲量大大上升,已達到上千億立方米的儲量[1-2]。
然而,在引起酸性油氣田設施腐蝕的眾多因素中,硫化氫是最危險的,特別是對油套管以及其它井下設備造成嚴重腐蝕,同時(shí)H2S的劇毒性也直接威脅著(zhù)人
身安全[3-5]。研究抗H2S腐蝕管材就顯得非常有必要了,因為其對于延長(cháng)管道使用壽命、防止事故的發(fā)生以及提高經(jīng)濟效益都有著(zhù)十分重要的意義[6]。
硫化氫對鋼材的腐蝕分為“氫脆”和“化學(xué)腐蝕”兩類(lèi),而“氫脆”是開(kāi)發(fā)高硫氣田過(guò)程中更為突出的問(wèn)題。在石油工業(yè)中“氫脆”的表現形式是硫化物應力斷裂,影響因素有:
金屬的化學(xué)成分強度熱處理條件和金相結構;
液相的值;
總的拉應力;
溫度;
H2S濃度和總壓力;
時(shí)間。
化學(xué)腐蝕是潮濕的H2S、CO2、等氣體與金屬發(fā)生化學(xué)反應或電化學(xué)反應,
使金屬表面產(chǎn)生蝕坑、變薄或發(fā)生晶間腐蝕。通常的解決辦法是向井內注入緩蝕劑,常用的緩蝕劑為胺類(lèi)或吡啶類(lèi)有機物。
國內緩蝕劑研究已有一定基礎。如我國所開(kāi)發(fā)的CT2-1氣井緩蝕劑,曾用到H2S含量高達7%的氣井。在臥龍河地區投井試驗,油管腐蝕由0.1624一0.6173mm/a降至0.0010mm/a,套管環(huán)形空間腐蝕由0.1302一0.3080mm/a降至0.0430一0.0123mm/a,具有良好的緩蝕性能??筛鶕饔蜌馓锏木唧w情況開(kāi)展研究工作,開(kāi)發(fā)新的緩蝕劑用以解決該油田開(kāi)采中的腐蝕問(wèn)題[7]。
