◀油气田开发工程▶
减氧空气驱注入井井筒管柱氧腐蚀试验研究
∗
潘建澎㊀史宝成㊀张兴凯㊀伍丽娟㊀张引弟㊀纪国法
(长江大学石油工程学院)
潘建澎ꎬ史宝成ꎬ张兴凯ꎬ等.减氧空气驱注入井井筒管柱氧腐蚀试验研究.石油机械ꎬ２０２２ꎬ５０(５):９１－９７.
摘要：减氧空气驱技术兼有气源广㊁成本低㊁可入微裂缝与基质的优点ꎬ是稠油致密低渗油藏高效开发的重要手段ꎮ为了明确不同注气方式对井筒管柱的氧腐蚀规律ꎬ采用失重法ꎬ结合金相显微镜研究了Ｎ８０㊁Ｊ５５和３Ｃｒ钢在纯注气和气水混注工况下的氧腐蚀行为ꎮ研究结果表明：当减氧空气含氧体积分数为５％时ꎬ可以较好地兼顾减氧成本与防腐要求ꎻ在纯注气工况下ꎬ氧的体积分数为５％时ꎬ３种钢材均属于轻微腐蚀(<０ ０２５ｍｍ/ａ)ꎬ减氧空气驱成本可保持在一个较低的水准ꎬ能满足国内油田防腐标准(<０ ０７６ｍｍ/ａ)ꎻ在气水混注工况下ꎬ３种钢材在气水混注工况的腐蚀速率远大于纯注气工况ꎬ钢材腐蚀较为严重ꎬ需采取缓蚀剂或防腐涂层等防腐措施ꎮ研究结果可为减氧空气驱高压注气过程中含氧体积分数的选定
以及注气井井筒的腐蚀防护提供数据支撑ꎮ
关键词：减氧空气驱ꎻ含氧体积分数ꎻ注气方式ꎻ氧腐蚀ꎻ井筒材料
中图分类号:ＴＥ９８３㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２２ ０５ ０１２
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＯｘｙｇｅｎＣｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆＷｅｌｌｂｏｒｅＳｔｒｉｎｇｉｎ
ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＷｅｌｌｓｗｉｔｈＯｘｙｇｅｎ￣ＲｅｄｕｃｉｎｇＡｉｒＦｌｏｏｄｉｎｇ
ＰａｎＪｉａｎｐｅｎｇ㊀ＳｈｉＢａｏｃｈｅｎｇ㊀ＺｈａｎｇＸｉｎｇｋａｉ㊀ＷｕＬｉｊｕａｎ㊀ＺｈａｎｇＹｉｎｄｉ㊀ＪｉＧｕｏｆａ
(ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒｆｌｏｏｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｗｉｄｅｇａｓｓｏｕｒｃｅꎬｌｏｗｃｏｓｔꎬ
ａｎｄｐｅｒｍｅａｂｌｅｔｏｍｉｃｒｏ￣ｆｒａｃｔｕｒｅｓａｎｄｍａｔｒｉｘꎬｓｏｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆｔｉｇｈｔａｎｄｌｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉ￣ｔｙｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ.ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｌａｗｏｆｏｘｙｇｅｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｗｅｌｌｂｏｒｅｓｔｒｉｎｇｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎꎬｔｈｅｏｘｙｇｅｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＮ８０ꎬＪ５５ａｎｄ３Ｃｒｓｔｅｅｌｓｕｎｄｅｒｐｕｒｅｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｎｄｇａｓ￣ｗａｔｅｒｍｉｘｅｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｏｘｙ￣ｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒｉｓ５％ꎬｔｈｅｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｓｔａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｃａｎ
ｂｅｗｅｌｌｂａｌａｎｃｅｄ.Ｉｆｐｕｒｅｇａｓｉｓｉｎｊｅｃｔｅｄꎬｗｈｅｎｔｈｅｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｓ５％ꎬａｌｌｔｈｒｅｅｓｔｅｅｌｓａｒｅｓｌｉｇｈｔｌｙｃｏｒｒｏｄｅｄ(<０ ０２５ｍｍ/ａ)ꎬｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｏｉｌｆｉｅｌｄａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄ(<０ ０７６ｍｍ/ａ)ꎬａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｆｏｒｏｘｙ￣
ｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒｆｌｏｏｄｉｎｇｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｔａｌｏｗｌ
ｅｖｅｌ.Ｉｆｇａｓ￣ｗａｔｅｒｍｉｘｔｕｒｅｉｓｉｎｊｅｃｔｅｄꎬｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｓｔｅｅｌｓａｒｅｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｐｕｒｅｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｅｓｔｅｅｌｓａｒｅｓｕｂｊｅｃｔｔｏｓｅ￣ｒｉｏｕｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎꎬｓｏａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｏｒａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｓａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｄ.Ｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒｆｌｏｏｄｉｎｇꎬｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｄａｔａｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｎｇｐｒｏｐｅｒｏｘ￣ｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｉｎｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒｄｕｒｉｎｇｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓｔａｋｉｎｇｐｒｏｐｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ｍｅａｓｕｒｅｓｏｎｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｉｐｅｓｔｒｉｎｇｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒｆｌｏｏｄｉｎｇꎻｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔꎻｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅꎻｏｘｙｇｅｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎꎻｗｅｌｌｂｏｒｅ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ
１９ ㊀㊀
２０２２年㊀第５０卷㊀第５期石㊀油㊀机㊀械
ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
㊀㊀㊀㊀㊀㊀
∗基金项目：国家科学自然基金项目 油气/水蒸气扩散火焰碳烟生成化学动力学与作用机理研究 (５１９７４０３３)ꎮ
０㊀引㊀言
注减氧空气驱油技术是国内近年来兴起的一种
成本低㊁气源广的采油技术ꎮ在注减氧空气驱油过
程中ꎬ空气中的氧气会与地层原油发生低温氧化反
应ꎬ放出热量[１]ꎬ有利于降低原油黏度ꎬ提高采收率ꎮ在低温油藏环境中ꎬ氧化反应程度较低ꎬ反
应放热不明显ꎬ氧气消耗量较少[２－３]ꎬ对于此类油藏ꎬ注入减氧空气可以有效降低爆炸风险ꎮ目前ꎬ长庆㊁玉门㊁青海等[４－５]国内油田开始将该技术应用于低温油藏和稠油油藏中ꎮ可以预见ꎬ注减氧空气
驱油技术将受到越来越多的关注ꎮ
注减氧空气过程中的氧腐蚀问题[６－１０]是不可忽视的存在ꎬ也是限制减氧空气驱推广应用的主要因素之一ꎬ不少学者对氧腐蚀规律和机理进行了深入的研究ꎮＧ Ｌ ＣＯＸ等[１１]指出在低氧液体环境下ꎬ氧腐蚀速率与含氧体积分数成正比关系ꎮ王磊等[１２]研究发现ꎬ随着温度和含盐体积分数的增加ꎬ氧腐蚀速率呈先增大㊁后减小的趋势ꎮＹＵＢ 和Ｏ ＹＥＰＥＺ等[１３－１４]研究表明ꎬ在液体环境中ꎬ即使是微量的氧气也能对钢材造成严重的点蚀ꎮ厉嘉滨等[１５]指出ꎬ控制高温腐蚀速率最主要的办法即是控制含氧体积分数和含水体积分数ꎮＳ ＰＯＵＲＮＡＺＡＲＩ等[１６]研究揭示ꎬ溶解氧对腐蚀速率的影响明显大于温度对腐蚀速率的影响ꎮＺＨＯＮＧＸ Ｋ 等[１７]研究发现ꎬ在高温高压条件下ꎬ金属表面形成了两层腐蚀产物ꎬ外层表现为多孔松散ꎬ内层表现为平整紧密ꎮＹＵＺ Ｍ 等[１８]发现ꎬ在动态液体环境中ꎬ由于流体的剪切作用使得金属外层较为松散的腐蚀产物发生剥落ꎬ而内层的腐蚀产物则变得更为平整致密ꎬ从而减缓了氧腐蚀速率ꎻ在静态液体环境下ꎬ多孔松散堆积的腐蚀产物在金属表面形成了氧浓差电池ꎬ加剧了点蚀的程度ꎮ白马等[１９]研究发现ꎬ随着氯离子浓度的增大ꎬ氧腐蚀速率呈先增大㊁后减小的趋势ꎮ
低氧和液体环境下的钢材氧腐蚀规律已被广泛
研究ꎬ关于高温高压下的室内氧腐蚀试验也相继进
行ꎮ然而ꎬ在高压减氧空气环境下ꎬ仍未明确较优的减氧空气中含氧体积分数取值能否同时满足低腐蚀速率与低制气成本的要求ꎬ此外ꎬ也缺少对该含氧体积分数在不同注气方式下ꎬ注气井井筒钢材的氧腐蚀规律研究ꎮ因此ꎬ本文针对上述问题进行了相关试验研究ꎬ该研究可为减氧空气驱高压注气过程中减氧空气氧气含量的选定ꎬ以及注气井井筒的腐蚀防护提供一定数据支撑ꎮ
１㊀试验设备与方法
１ １㊀试验目的
根据油田现场常用的注气井常用井筒材料ꎬ研究减氧空气中含氧体积分数不同时的材料腐蚀行为ꎬ并结合不同含氧体积分数减氧空气的制气成本得到合适的减氧空气含氧体积分数值ꎬ同时进一步对常用３种井筒钢材在纯注气工况及气水混注工况下的腐蚀行为进行研究ꎮ
１ ２㊀试验材料与仪器
主要试验材料如表１所示ꎮ图１为试验挂片示意图ꎮ表２为试验挂片主要化学成分的质量分数
ꎮ
图１㊀挂片示意图
Ｆｉｇ １㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｕｐｏｎ
表１㊀主要试验材料
表２㊀挂片主要化学成分的质量分数％
２９ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２２年㊀第５０卷㊀第５期
㊀㊀主要试验仪器包括：高温高压腐蚀仪(１Ｌꎬ耐压４５ＭＰａꎬ耐温２００ħ)ꎬ江苏联友科研仪器有
限公司生产ꎻ无油空压机ꎬ上海捷豹压缩机制造有限公司生产ꎻＵ￣ＫＳＹ￣２气体增压系统ꎬ江苏联友科研仪器有限公司生产ꎻ台式电热恒温干燥箱ꎬ天津
市泰斯特仪器有限公司生产ꎻ电子精密天平(测量精度０ １ｍｇ)ꎬ上海民桥科学试验仪器有限公司生产ꎻ超声波清洗机ꎬ深圳福洋科技集团有限公司生产ꎮ
图２为高温高压腐蚀试验装置示意图
ꎮ
图２㊀高温高压腐蚀试验装置示意图
Ｆｉｇ ２㊀Ｐｈｏｔｏｓｏｆｄｅｖｉｃｅｓｆｏｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓ
ｓｕｒｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
１ ３㊀试验流程(１)对待测挂片进行打磨㊁测量㊁干燥及称质量ꎮ
(２)将挂片依次挂在釜内挂钩上ꎬ并记录编
号ꎻ安装好釜盖ꎬ向反应釜内通入３０ｍｉｎ的高纯度氮气ꎬ以去除反应釜中的杂质气体ꎻ关闭氮气进气阀门ꎬ将反应釜加温到试验所需温度ꎻ向反应釜中缓慢通入干燥的氧气ꎬ使之达到试验所需的氧分压后ꎬ关闭氧气进气阀门ꎻ启动气体增压系统ꎬ对氮气进行增压后ꎬ向反应釜中缓慢通入增压后的氮气ꎬ当反应釜达到试验所需的总压力后ꎬ关闭氮气进气阀门ꎻ记下此刻的试验开始时间ꎬ开始氧腐蚀试验ꎬ腐蚀时间为１６８ｈꎮ
(３)各工况试验参数:
ａ.含氧体积分数分别为１％㊁３％㊁５％㊁８％㊁
注入
１０％㊁１２％ꎬ总压为３０ＭＰａꎬ温度为６０ħꎬ纯气体环境ꎻ
ｂ.向釜中注入除氧后的纯净水ꎬ使挂片半浸于液体中ꎬ总压为３０ＭＰａꎬ含氧体积分数为５％ꎬ温度为６０ħꎻ
(４)试验完毕后ꎬ将挂片取出ꎻ另取一组空
白挂片ꎬ一同放进含盐酸酸洗液的超声波清洗机中ꎬ参照相关标准来清除腐蚀产物ꎮ酸洗完成后ꎬ
将挂片脱水㊁干燥后再进行称质量ꎮ(５)依照失质量法腐蚀计算公式ꎬ对挂片平
均腐蚀速率进行计算ꎮ
腐蚀速率计算式如下:
ｖ＝８ ７６ˑ１０４[(ｍ１－ｍ２)－(ｍ３－ｍ４)]Ｓｔρ(１)
式中:ｖ为平均腐蚀速率ꎬｍｍ/ａꎻｍ１为腐蚀挂片
试验前质量ꎬｇꎻｍ２为腐蚀挂片清洗后质量ꎬｇꎻｍ３为空白挂片清洗前质量ꎬｇꎻｍ４为空白挂片清洗后质量ꎬｇꎻＳ为挂片表面积ꎬｃｍ２ꎻｔ为挂片腐蚀时间ꎬｈꎻρ为挂片密度ꎬｇ/ｃｍ３ꎮ
局部腐蚀采用下式进行计算:
ｖᶄ＝
Δｈｔ
(２)
式中:ｖᶄ为局部腐蚀速率ꎬｍｍ/ａꎻΔｈ为腐蚀坑深度ꎬｍｍꎻｔ为挂片腐蚀时间ꎬａꎮ
２㊀试验结果与分析
２ １㊀含氧体积分数腐蚀规律与成本分析
图３为减氧空气不同含氧体积分数下３种注气
井井筒材料的腐蚀规律图ꎮ结果表明：在其含氧体积分数小于５％时ꎬ３种钢材的腐蚀速率随着含氧体积分数的增加而迅速增加ꎻ在含氧体积分数大于
５％后ꎬ３种钢材的腐蚀速率增速逐渐趋于平稳ꎮ由图３可知ꎬ３种钢材中３Ｃｒ钢抗氧腐蚀性能最好ꎬＮ８０最差ꎮ图４为不同含氧体积分数的减氧空气制造价格曲线ꎮ由图４可知ꎬ使用空气分离设备对空气进行减氧制作时ꎬ随着减氧空气中含氧体积分数的减小ꎬ减氧成本也在逐渐提高ꎬ尤其在含氧体积分数低于５％后ꎬ减氧空气制造成本急剧增加ꎬ而制取５％~１０％含氧体积分数的减氧空气成本差距不大ꎮ因此推荐选择５％含氧体积分数的减氧空气作为减氧空气区的注入气体ꎬ理由有两个：一方面ꎬ在５％含氧体积分数的纯注气工况下ꎬ３种钢材的腐蚀速率不仅在ＮＡＣＥ－ＲＰ０７７５ ２００５标准中属于轻微腐蚀(<０ ０２５ｍｍ/ａ)ꎬ也低于国内
３９ ２０２２年㊀第５０卷㊀第５期潘建澎ꎬ等：减氧空气驱注入井井筒管柱氧腐蚀试验研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀
油田的腐蚀防护控制指标０ ０７６ｍｍ/ａꎻ另一方面ꎬ５％的含氧体积分数减氧空气可以保证减氧空气制造成本维持在一个较低的价格
ꎮ
图３㊀不同含氧体积分数下的腐蚀规律Ｆｉｇ ３㊀Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｌａｗａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｘｙｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ
图４㊀不同含氧体积分数的减氧空气制造价格Ｆｉｇ ４㊀Ｐｒｉｃｅｏｆｏｘｙｇｅｎ￣ｒｅｄｕｃｉｎｇａｉｒａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｓ
２ ２㊀两种模拟工况分析表３为３种钢材的在不同模拟注气工况下的平均腐蚀速率ꎮ
在模拟气水混注工况下ꎬ即使采用纯净水作为
液相ꎬ３种材料在气水混注工况下的腐蚀速率仍远
高于纯注气工况下的腐蚀速率ꎬ分别是纯注气工况下的４３㊁４０和６倍左右ꎮ这表明在含液相的注气方式中ꎬ井筒将面临着高腐蚀风险ꎬ如果不采取合适的腐蚀抑制措施ꎬ井筒将在短时间内出现凹陷穿孔失效的问题ꎮ模拟气水混注工况下ꎬＮ８０㊁Ｊ５５钢在ＮＡＣＥ－ＲＰ０７７５ ２００５标准中属于极严重腐蚀(>０ ２５４ｍｍ/ａ)ꎬ３Ｃｒ钢属于中等腐蚀(０ ０２５~
０ １２５ｍｍ/ａ)ꎬ均高于国内油田防腐标准(０ ０７６ｍｍ/ａ)ꎮ考虑到本试验采取的液体腐蚀介质是离子浓度较低的纯净水ꎬ已相当于采取了一定腐蚀抑制措施的结果ꎬ工业用水的气水混注腐蚀程度将更高ꎮ
因此ꎬ综合分析ꎬ在含液体的注气方式中ꎬ在
将含氧体积分数减少至５％的情况下必须使用合适的防腐措施ꎬ才能满足油气田的防腐标准ꎬ仅通过降低减氧空气中含氧体积分数的方式来达到防腐标准较为困难且不经济[１８]ꎮ
表３㊀不同模拟注气方式下氧腐蚀速率ｍｍ ａ－１
Ｔａｂｌｅ３㊀Ｏｘｙｇｅｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆ
－１
图５为模拟纯注气工况下的挂片清洗前㊁后表
面宏观形貌(ａ１㊁ｂ１
和ｃ１为清洗前ꎬａ２㊁ｂ２和ｃ２为清洗后)ꎮ由图５可以看出:３种钢材表面的腐蚀程度均很轻微ꎬ宏观腐蚀形态无太大差异ꎬ挂片表面光滑且可见金属光泽ꎬ仅在局部微小区域可见红褐腐蚀产物附着ꎻ清洗完成后ꎬ仅在个别部位可见非常浅小的点蚀痕迹ꎬ腐蚀情况可以忽略不计ꎮ
图５㊀模拟纯注气工况挂片腐蚀与去腐蚀产物后的宏观形态
Ｆｉｇ ５㊀Ｍａｃｒｏ￣ｓｈａｐｅｏｆｃｏｒｒｏｄｅｄｃｏｕｐｏｎａｎｄｃｏｕｐｏｎａｆｔｅｒｒｅｍｏｖｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎｔｈｅｍｏｄｅｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｐｕｒｅｇａｓｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
㊀㊀图６为模拟气水混注工况下挂片清洗前㊁后的表面宏观形貌(ａ１㊁ｂ１和ｃ１为清洗前ꎬａ２㊁ｂ２和
ｃ２为清洗后)ꎮ从图６可以看出：清洗前的３种挂片表面上均存在明显的腐蚀分界面ꎬ挂片上半部分
４９ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２２年㊀第５０卷㊀第５期
的腐蚀程度大多较为轻微ꎬ可见金属光泽ꎻ挂片下半部分腐蚀痕迹较为明显ꎬ其中Ｎ８０㊁Ｊ５５钢可观察到材料表面覆盖着一层厚厚的红褐腐蚀产物ꎬ腐蚀产物结构较为松散ꎬ易剥落ꎬ３Ｃｒ钢挂片表面的腐蚀产物较薄ꎬ隐约可见金属光泽ꎮ由图６还可
以看出：清洗后可以观察到３Ｃｒ钢表面点蚀痕迹轻微ꎬ仅在个别区域出现较为浅小的点蚀痕迹ꎻＮ８０钢和Ｊ５５钢在气水分界处存在较为密集的点蚀坑ꎬ从该界面到挂片底部ꎬ腐蚀形貌逐渐从密集的点蚀形貌转变为长凹槽的腐蚀形貌
ꎮ
图６㊀模拟气水混注工况下挂片腐蚀与去腐蚀产物后的宏观形态Ｆｉｇ ６㊀Ｍａｃｒｏ￣ｓｈａｐｅｏｆｃｏｒｒｏｄｅｄｃｏｕｐｏｎａｎｄｃｏｕｐｏｎａｆｔｅｒｒｅｍｏｖｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎ
ｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎｔｈｅｍｏｄｅｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｇａｓ￣ｗａｔｅｒｍｉｘｅｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
㊀㊀图７为清除腐蚀产物后的挂片三维表面腐蚀形
貌ꎮ从图７可以看出:Ｎ８０㊁Ｊ５５和３Ｃｒ钢均出现不同程度的点蚀ꎬ其中Ｎ８０钢点蚀在三者中最为
严重ꎬ腐蚀程度最大ꎻＪ５５钢腐蚀程度稍好于Ｎ８０钢ꎻ３Ｃｒ钢点蚀区域内腐蚀深度不一ꎬ但总体腐蚀程度较低
ꎮ
图７㊀挂片清除腐蚀产物后的三维表面点蚀坑形貌
Ｆｉｇ ７㊀３Ｄｐｉｔｔｉｎｇａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｃｏｕｐｏｎａｆｔｅｒｒｅｍｏｖｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ
㊀㊀３种钢材的最大点蚀坑深度和局部腐蚀速率如表４所示ꎮ由表４可知ꎬ在模拟气水混注有氧环境下ꎬ如果不采取合适的防腐措施ꎬＮ８０和Ｊ５５钢将有可能在几个月内就出现点蚀穿孔现象ꎮ３Ｃｒ钢虽然局部腐蚀速率与其他两种相比相对较小ꎬ但按照ＮＡＣＥ标准仍然处于极严重腐蚀状态ꎬ也需要采取合适的防腐手段来保障井筒安全ꎮ
表４㊀挂片表面点蚀坑最大深度测量结果Ｔａｂｌｅ４㊀Ｍｅａｓｕｒｅｄｍａｘｉｍｕｍｄｅｐｔｈｏｆｐｉｔｓ
５９ ２０２２年㊀第５０卷㊀第５期潘建澎ꎬ等：减氧空气驱注入井井筒管柱氧腐蚀试验研究㊀㊀㊀㊀
㊀㊀

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