油气生产中CO2腐蚀基理及预防

    油气田开发过程中广泛存在二氧化碳，二氧化碳溶于水后对钢铁有极强的腐蚀。近年来，随着油气田开发进入中后期，二氧化碳含量和综合含水率都上升，二氧化碳引起设备管道的腐蚀穿孔更加严重；开发深层高压二氧化碳的油气生产亟待解决二氧化碳防腐。

    二氧化碳腐蚀类型：1、均匀腐蚀——电化学过程。2、环状腐蚀——发生在经过热处理的管端。3、冲蚀——发生在管子截面变化部位、收缩截流部位。4、腐蚀开裂——在金属表面沿较脆的方向，以单项或类似枝状形式形成裂缝。5、深坑型腐蚀——周边锐利、界面清晰的坑，产生坑蚀原因有三点：（1）二氧化碳气体溶于凝结在管壁上的水滴引起的（2）管壁表面形成的疏松不均匀腐蚀产物层或垢层，气体侵入后垢下腐蚀（3）涂层局部脱落和漏点处二氧化碳对钢材的腐蚀。

    CO2溶于水中对金属材料，尤其是钢铁材料有极强的腐蚀性，对钢铁材料的腐蚀比盐酸还要严重，CO2对低碳钢的腐蚀速率可达7mm/a以上。北京志盛威华依据多年对原有开发中二氧化碳的腐蚀研究，采用志盛威华自主研发生产的ZS-711无机防腐涂料可完美解决。

二氧化碳的腐蚀原理：

CO2 （溶液）= CO2 （吸附）（1）

CO2 （吸附） + H2O= H2CO3（吸附）（2）

H2CO3（吸附） + e- =H （吸附）+ HCO3- （吸附）（3）

H2CO3（吸附） + H2O= H3O++ HCO3- （4）

H3O++ e-= H （吸附）+ H2O（5）

二氧化碳腐蚀影响因素

    原油的影响：在饱和CO2的溶液中，原油的存在可能对CO2的腐蚀产生有益的影响。氯离子：在CO2腐蚀系统中有氯离子存在时，CO2对钢材的腐蚀速率随着氯离于浓度的增大而增大，这是因为吸附于金属表面的氯离子妨碍形成完整的碳酸铁保护膜所致。氧气：氧气本身就存在对钢材的氧化腐蚀问题，因此，CO2对钢材的腐蚀速率通常随气相中氧含量的增加而增加。H2S：少量的H2S就可使CO2对钢材的腐蚀速率成倍的增加。当H2S的浓度增加时，由于形成了H2S保护膜，反而减缓了CO2对钢材的腐蚀;当H2S的浓度增加到一定量时，钢材由坑蚀变成均匀腐蚀，使腐蚀速率降低。

    原油中含水率（1）小于30%时，发生CO2腐蚀的倾向较小。 一般说来，油藏中油水混合介质在油气井流动过程中会形成乳状液，当油中含水量小于30%时会形成油包水型乳状液，这些水相对钢铁表面的润湿将受到抑制，发生CO2腐蚀的倾向较小。（2）当水含量大于40%时，CO2腐蚀的倾向较大。当水含量大于40%时，会形成水包油型乳状液，这时水相对钢铁材料表面发生润湿而引发CO2腐蚀。

    流速的影晌（1）流动的气体或液体将对设备内壁构成强烈的冲刷，抑制致密保护膜的形成、影响缓蚀剂作用的发挥；（2） 材料内壁己不光滑的条件下，某点处的流速可能远远高于整体流速，而且还可能出现紊流，因此，必然会对腐蚀速度有一定的影响。（3）流速的提高并不都带来负面效应，它对腐蚀速率的影响和碳钢的钢级有关。

油气田预防CO2腐蚀的措施

    平台设施：分流程段考虑，腐蚀严重的容器内壁采用内壁涂刷ZS-711无机防腐涂料涂层或衬里、不锈钢。气田内部管线：加注缓蚀剂，留有合适的腐蚀裕量，并实时监测；对腐蚀严重的管线采用抗蚀材料（Cr），并定期清管。外输海底管线：控制天然气的水露点。