在日常生活、生产中腐蚀无处不在,十分普遍。铁铜金属类生产工具、铝铜锡金属类生活用具、金属饰品等都会生锈,生锈就是最典型的腐蚀。腐蚀的发生往往是自发的,而且非常普遍,腐蚀初期一般不易被发现,具有很强的隐蔽性,等到发现时就很严重了。
原油开采过程中,绝大多数采油设备都采用金属材料制造,金属腐蚀是金属与周围环境介质的化学、电化学和物理作用引起的破坏和变质现象。影响金属腐蚀的因素很多,不仅与金属的自身属性有关,而且与金属周围所处的环境因素有关。按腐蚀过程特点,腐蚀机理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀三大类。
化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的腐蚀,在这种腐蚀过程中,电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的,没有电流产生。
金属电化学腐蚀是指金属与电解质溶液作用而产生的腐蚀,是金属表面产生原电池作用引起的。
物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏,如金属在高温熔盐、熔碱及液态金属中所产生的腐蚀。
每一种腐蚀都很厉害,有的会造成全面腐蚀,有的会造成局部腐蚀。全面腐蚀是腐蚀分布在整个金属表面上,这种腐蚀危害性相对较小,只要确定腐蚀速度,就可以预测使用寿命,并可以在设计时考虑腐蚀因素加以控制。局部腐蚀主要集中在金属表面某一区域,而其他部分几乎没有破坏,这种腐蚀的破坏性强、类型多、预防困难。常见的类型有小孔腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、应力腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、缝隙腐蚀、沉积腐蚀、浓差电池腐蚀、湍流腐蚀等多种类型。
造成油井井下设备腐蚀环境的因素有很多,主要包括水腐蚀、硫酸盐还原菌腐蚀、氢脆腐蚀三种。
水是油田中石油的天然伴生物,采出的石油中含有水,驱替石油需要水,增产措施、油水井井下作业也需要水。油田水中含有大量的杂质,几乎都会对金属产生严重的腐蚀,尤其是其中溶解的氧化物盐类对金属腐蚀有很大的影响。水中溶解二氧化碳、硫化氢、氯离子、硫酸盐还原菌、氧等都会引起油管的腐蚀,这些成分的浓度、含量不同,与油管接触的时间、面积不同,造成的腐蚀程度也不尽相同。
二氧化碳溶解于水生成碳酸,引起水的pH值降低从而增加了对钢材的腐蚀性,其腐蚀产物为碳酸铁。硫化氢溶于水后形成氢硫酸,通常引起局部腐蚀,以点腐蚀为主,腐蚀产物为硫酸亚铁。硫化氢引起腐蚀的另一个因素是某些氢原子进入钢材内部,会导致低强度钢的氢致开裂、高强度钢的硫化物应力腐蚀开裂。当硫化氢与二氧化碳共存时,会比单一的硫化氢和二氧化碳腐蚀性更强。
腐蚀给油田生产带来巨大损失,鉴于腐蚀带来的严重后果,做好防腐或延缓腐蚀就至关重要。油管防腐常采用一种或几种技术组合,包括耐蚀合金管材、涂镀层管材、注入缓蚀剂、阴极保护等防护措施。使用这些措施一方面要考虑技术可行性,另一方面要考虑安全性和经济性。