بحث عن تآكل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين في خطوط أنابيب النفط والغاز

مع زيادة استغلال النفط والغاز الطبيعي، حظي التآكل وحماية خطوط أنابيب النفط والغاز أيضًا باهتمام متزايد. يوجد ثاني أكسيد الكربون في تكوينات النفط والغاز كأحد مكونات النفط أو الغاز الطبيعي أو مياه التكوين. عندما يتم استخدام تكنولوجيا امتزاج ثاني أكسيد الكربون لتحسين استخلاص النفط، فإنها ستدخل ثاني أكسيد الكربون أيضًا إلى نظام إنتاج النفط الخام. بعد ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء، تكون حموضته الإجمالية أعلى من حمض الهيدروكلوريك عند نفس قيمة الرقم الهيدروجيني، وبالتالي فإن تآكل الأنابيب في البئر يكون أكثر خطورة من حمض الهيدروكلوريك. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض آبار النفط والغاز على غاز H2S، كما أن حالة التدفق ودرجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ومواد السائل المختلط في الأنبوب لها أيضًا تأثير كبير على التآكل، مما يجعل عملية التآكل أكثر تعقيدًا.

في الوقت الحاضر، تعد الأبحاث حول التآكل تحت التأثير الوحيد لثاني أكسيد الكربون أو كبريتيد الكربون كافية نسبيًا في الداخل والخارج، في حين أن الأبحاث حول التعايش بين كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، خاصة في وسط التدفق متعدد المراحل لكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون تحت درجة حرارة عالية وضغط مرتفع. ، صغير نسبيا. إن الأبحاث المتعلقة بالجنس أقل من ذلك، ولا تزال غير قادرة على تلبية احتياجات التطبيقات الفعلية لمكافحة التآكل. ولتحقيق هذه الغاية، يستعرض هذا المقال الوضع الحالي لأبحاث التآكل لثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين في حقول النفط والغاز من أجل توفير مرجع لبرامج الحماية من التآكل واتجاهات البحث في حقول النفط والغاز.

تآكل ثاني أكسيد الكربون:

التآكل بثاني أكسيد الكربون هو نوع شائع من التآكل الذي تعاني منه صناعة النفط في العالم، فضلاً عن تطور صناعة النفط والغاز في بلدي. السمة الأكثر شيوعًا لتآكل ثاني أكسيد الكربون هي التنقر والتآكل الشبيه بالطحالب والتآكل الشبيه بالميسا في خطوط الأنابيب المحلية. من بينها، التآكل الشبيه بالميسا هو أخطر عملية تآكل.

فيما يتعلق بآلية تآكل ثاني أكسيد الكربون، يُعتقد عمومًا أن ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء يتفاعل مع الماء المقطر لتكوين H2C03، ثم يتفاعل مع Fe ليتسبب في تآكله:

لكن معظم H2C03 الموجود في المحلول هو H+ وHC03-. ولذلك، فإن معظم منتجات التفاعل هي Fe(HCO3)2، والتي تتحلل إلى:

Fe(HCO3)2=FeCO3+H20+CO2

في الواقع، تغطي كربونات منتج التآكل (FeCO3، CaCO3) أو طبقة منتج القاذورات مناطق مختلفة على سطح الفولاذ بنطاقات مختلفة. تشكل المناطق ذات درجات التغطية المختلفة زوجًا قويًا من التآكل مع تحفيز ذاتي قوي، والتآكل المحلي لثاني أكسيد الكربون هو نتيجة هذا التأثير الجلفاني للتآكل. تعد هذه الآلية أيضًا تفسيرًا جيدًا لكيمياء المياه، وبمجرد حدوث العملية المذكورة أعلاه في الموقع، سيصبح التآكل المحلي فجأة خطيرًا للغاية.

هناك العديد من العوامل التي تؤثر على تآكل ثاني أكسيد الكربون، مثل درجة الحرارة، والضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون، ومعدل التدفق، وعناصر صناعة السبائك، وCI-، وHCO3-، وCa2+ وMg2+، والبكتيريا، وتركيز Fe3C، وذوبان FeCO3، والطبقة الواقية، والمعالجة الحرارية للأنابيب، والبنية المجهرية. لها تأثيرات معينة على التآكل، وحالة التآكل تحت تأثير عوامل متعددة معقدة نسبيا.

تآكل كبريتيد الهيدروجين:

تحتوي بعض حقول النفط والغاز على كمية كبيرة من غاز كبريتيد الهيدروجين (H2S)، الذي يتميز بقابلية ذوبان كبيرة نسبيًا في الماء وهو شديد التآكل. عندما يكون FeS كثيفًا ومندمجًا بشكل وثيق مع المصفوفة المعدنية، يكون له تأثير معين على إبطاء التآكل. ولكن عندما لا يكون FeS المتولد كثيفًا، فإنه يمكن أن يشكل زوجًا كلفانيًا قويًا بفارق محتمل قدره 0.2 ~ 0.4 فولت مع القاعدة المعدنية، مما يعزز تآكل المعدن الأساسي. بالإضافة إلى ذلك، عند وجود كبريتيدات في المحلول أو على سطح الركيزة المعدنية، فإن الكبريتيدات تمنع تحول ذرات الهيدروجين إلى جزيئات هيدروجين إلى حد ما. تتحد ذرات الهيدروجين هذه لتشكل جزيئات الهيدروجين عند العيوب وأجزاء أخرى من الطبقة السطحية لقضيب الأنبوب وتتجمع وتتوسع. يتم توليد ضغط الهيدروجين، وتحت التراكب والتأثير التآزري لتوتر الخدمة للأنبوب والقضيب، يتم تشكيل SSCC (تكسير التآكل الإجهادي H2S). يمكن لظروف عمل الأنابيب والقضبان في بئر النفط، مثل معدل تدفق سائل الإنتاج، ودرجة حرارة العمل، وحالة الإجهاد، والعيوب السطحية، وما إلى ذلك، تسريع تآكل الفولاذ بواسطة H2S وSSCC.

فيما يتعلق بتآكل خطوط أنابيب النفط والغاز في نظام التعايش H2S-CO2، هناك عدد قليل نسبيا من الدراسات في الداخل والخارج، وخاصة في وسط التدفق متعدد المراحل H2S-CO2 ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي. لذلك، من المهم دراسة التآكل في ظل تواجد كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.