连续油管腐蚀原因分析

杨丽华，宋立欣，夏福松

（东营市中石大石油石化检测评价中心，山东东营 257061）

连续油管腐蚀原因分析

杨丽华，宋立欣，夏福松

（东营市中石大石油石化检测评价中心，山东东营 257061）

连续油管置于空气中一段时间，内部表层会出现生锈、腐蚀等现象，不仅影响连续油管的正常使用，而且降低了其使用寿命。因此，研究连续油管的腐蚀原因，采取针对性的措施以有效防腐。

金属；油管；腐蚀

1 金属腐蚀机理及原因

机理：金属材料跟周围介质如气体或液体发生相互作用而损坏的过程。由于与金属材料发生接触的介质不同，腐蚀的途径也不同，一般通过化学腐蚀、电化学腐蚀两种途径进行，两种腐蚀一般同时产生，但电化学腐蚀更普遍。

1）金属材料的化学腐蚀机理：金属材料表面与周围介质直接发生化学反应而产生的腐蚀。这类腐蚀反应简单，多为氧化还原反应。例如金属板表面（铁）被酸腐蚀。

2）金属材料的电化学腐蚀机理：金属材料与导电的液态介质接触产生的腐蚀，过程中会产生电流。电化学腐蚀又分为析氢腐蚀、吸氧腐蚀两种。一般情况同时存在，后者更普遍。

1.1 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的“三不同”

（1）条件不同：酸性较强时发生析氢腐蚀，否则为吸氧腐蚀。

（2）正极反应不同：2H++2e-=H2（析氢）

（3）电池反应不同

1.2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的“三同”

（1）负极相同：均为Fe，电极反应：Fe-2e-=Fe2+。

（2）正极材料相同：均为碳。

（3）最终产物相同：最终都形成铁锈，主要成分为Fe2O3·nH2O。

虽然CO2普遍存在，但一般情况下，钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的O2，故钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。

1.3 金属腐蚀原因

（1）金属材料表面有其他金属粉尘或颗粒的附着物存在，因空气潮湿，颗粒的附着物与金属材料的冷凝水，形成一个微电池，产生电化学反应，造成电化学腐蚀。

（2）金属表面黏附有机物汁液，在水氧存在的情况下，构成有机酸，长时间有机酸会对金属表面产生破坏性的腐蚀。

（3）金属表面黏附含有酸、碱、盐类物质（如装修材料的碱水、石灰水等喷溅），造成损坏，多为局部腐蚀。

（4）金属材料在有污染的空气中（如二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物存在等），遇水会形成酸性液滴，造成化学腐蚀。

综上所述，金属油管内部腐蚀主要是由于金属与空气、水分和其他杂质接触，通过化学腐蚀和电化学腐蚀对连续油管内壁产生了腐蚀。

2 连续油管腐蚀原因探讨

2.1 连续油管工作环境

图1 连续油管作业装置

进行油水井作业时，连续油管将被下入油水井中，作业完毕起出连续油管，放置空气中等待下一次油水井作业。连续油管在井筒中接触了原油、污水；在地面接触潮湿的海边空气、接触了空气中的粉尘杂质等。

2.2 连续油管腐蚀原因实验

（1）收集腐蚀的连续油管，利用光电子能谱XPS分析出腐蚀产物的类型，结合腐蚀产物的类型，分析出连续油管在空气中的腐蚀机理。通过XPS图得出，连续油管带有腐蚀产物膜层含有Fe、S、O、C、Na元素。

（2）结合在钻井、测井、完井、修井过程中与连续油管接触工作液类型，利用扫描电镜（SEM）对腐蚀形态进行研究。连续油管表面主要是局部腐蚀，尤其是点蚀。

2.3 连续油管腐蚀生锈原因

（1）盐腐蚀：首先污水具有高矿化度特点、海边空气也含盐，这就形成了盐腐蚀。

图2 盐腐蚀图示

将NaCl液滴滴在一块洁净的铁板上，经过一段时间会发现NaCl液滴覆盖的中心区域（a）因腐蚀而变暗，在液滴外沿产生棕色环（b）。导致图示现象产生的原因是发生了吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+（发生氧化反应），正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-（发生还原反应），在液滴外沿，由于 Fe2++2OH-=Fe（OH）2，4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3。

形成了棕色Fe（OH）3铁锈环（b）。

（2）氧腐蚀：由于空气富含氧和水分，所以油管不可避免遭受氧腐蚀。

空气中虽然CO2普遍存在，但一般情况下，钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性且溶有一定量的O2，故钢铁腐蚀以吸氧腐蚀为主。

铁锈的生成反应式：

（3）离子腐蚀：由于原油污水中含有大量硫、金属阳离子、阴离子（如氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子等），灰尘或异类金属颗粒也会附着在潮湿的空气分子中，这就不可避免产生复杂的化学腐蚀和电化学腐蚀。

（4）酸碱腐蚀：由于原油中富含酸碱介质、空气污染（如二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物存在等）遇冷凝水会形成硫酸、硝酸或醋酸等酸性液点，造成化学腐蚀。

[1] 朱小平.连续油管在弯曲和内压共同作用下的疲劳寿命分析[J].钻采工艺，2004，（4）.

[2] 王优强，方爱国.连续油管的失效形式与原因概述[J].石油矿场机械，1999，（4）.

[3] 张嗣伟.连续油管疲劳寿命预测模型的建立[J].青岛建筑工程学院学报，2001，（1）.

Analysis of Corrosion Cause of Coiled Tubes

Yang Li-hua，Song Li-xin，Xia Fu-song

Coiled tubing is placed in the air for a period of time，the internal surface will appear rust，corrosion and so on，not only affect the normal use of coiled tubing，but also reduces its service life.Study the causes of corrosion of coiled tubing，take targeted measures to effectively prevent corrosion.

metal；tubing；corrosion

TE988.2

A

1003-6490（2017）12-0129-02

2017-10-15

杨丽华（1984—），女，山东东营人，工程师，主要研究方向为化学工程与工艺专业。