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由于含醇污水在气田生产系统运行过程中会造成设备的大量结垢和腐蚀,严重影响设备的安全运行,所以对含醇污水的腐蚀结垢机理进行系统地研究,以便更好地解决含醇污水管线、设备腐蚀和结垢的问题。
本文首先应用室内挂片失重法进行腐蚀正交实验,采用灰色系统和数理统计的相关理论,对各腐蚀影向因素的影响力大小进行了排序,找出了影响腐蚀的主要因素。研究结果表明:温度、溶解氧、氯离子、H2S、碳酸氢根离子等因素高度影响20#钢腐蚀性能,甲醇含量对其腐蚀性能影向不显著;温度、氯离子、溶解氧含量等腐蚀影响因素都高度显著的影响着J55钢的腐蚀性,碳酸氢根离子显著影响着J55钢的腐蚀性,H2S对腐蚀性有影响,甲醇含量对腐蚀性影响不显著。
其次采用室内挂片失重法,并辅以微观照片对影响20#钢和J55钢的各种腐蚀影响因素进行了研究,得出了温度、Cl-离子、HCO-3离子、甲醇含量、pH、溶解氧含量对20#钢和J55钢腐蚀的影响规律及机理。研究结果表明:①20#钢和J55钢的腐蚀速度随温度的升高而增大,在60℃附近腐蚀速率最高。②由于高浓度的Cl-离子的存在, J55钢和20#钢会发生严重点蚀,使腐蚀速率不断增大。③随着溶解氧含量的增大,金属腐蚀速率迅速增加。④甲醇对金属腐蚀有一定的促进作用。⑤随着碳酸氢根离子浓度的增加,20#钢的腐蚀速率随之增大,在浓度达到500mg/L时,腐蚀速度增大明显,超过1000mg/L时,腐蚀速率增大的趋势减缓;J55钢的腐蚀速率与碳酸氢根浓度的关系基本上呈现出先降后增的趋势,在浓度为1000mg/L时腐蚀速率最低。⑥20#钢的腐蚀速率随pH值的增大而减小。
最后利用结垢趋势预测公式对CaCO3、CaSO4结垢趋势进行了预测,应用静态结垢币交实验,对实验结果进行方差分析和关联度计算,对各结垢影响因素的影响力大小进行了排序,找出了影响结垢的主要因素。研究结果表明:预测结果主要为CaCO3结垢;温度、钙离子、碳酸氢根离子等因素高度影响其结垢性能,硫酸根离子、甲醇含量显著影响其结垢性能,凝析油含量对其结垢有影响。并对垢样进行X射线衍射分析,分析结果显示垢样主要为CaCO3,与预测结果相一致。