高温高压酸性气井油套管钢在超临界CO₂环境下的腐蚀行为

朱达江^1,2，刘晓旭³，林元华⁴，李玉飞²，曾德智⁴，邓宽海⁴

1. 西南石油大学石油与天然气工程博士后科研流动站2. 中国石油西南油气田分公司工程技术研究院3. 中国石油冀东油田公司钻采工艺研究院4. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室

摘 要：高温高压酸性气井腐蚀环境恶劣,油套管腐蚀、变形、破损等事故频繁发生,严重影响气井安全生产。为了解掌握油套管钢的腐蚀类型、严重程度及耐蚀性能,利用高温高压反应釜在模拟井底实际工况条件下研究了J55、N80、P110、13Cr、S13Cr 5种油套管材质的抗CO₂腐蚀性能,运用失重法、扫描电镜（SEM）和能谱分析等技术,重点分析了腐蚀速率、腐蚀产物膜形貌和腐蚀产物膜成分。结果表明:在本试验测试范围内,J55、N80、P110钢在90℃时腐蚀速率为最大,然后随温度升高而降低,属于极严重腐蚀;13Cr、S13Cr钢的腐蚀速率随温度的升高不断增大,在150℃达到最大值;5种材料的平均腐蚀速率随CO₂分压的增大呈先上升后下降的趋势;碳钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀+局部腐蚀,含Cr钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀;碳钢CO₂腐蚀产物膜主要成分为FeCO₃,同时夹杂有少量的Fe₃C和铁的氧化物或铁单质;13Cr和S13Cr钢CO₂腐蚀产物膜的主要成分为晶态FeCO₃和非晶态的Cr（OH）₃,此外,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等。

关键词：超临界;油套管;CO2腐蚀;腐蚀产物;