《超級13Cr不銹鋼在油氣田中的應用》全書共6章，主要基于超級13Cr不銹鋼在油氣田應用過程中所涉及的腐蝕失效案例與分析，重點分析了超級13Cr不銹鋼在完井過程中和開發(fā)過程中不同服役環(huán)境下的腐蝕、CO2腐蝕和H2S腐蝕等腐蝕行為及其影響因素，并對其防腐技術進行了介紹。
《超級13Cr不銹鋼在油氣田中的應用》可供從事石油天然氣開發(fā)、新材料研制、過程裝備腐蝕與防護、石油專用管腐蝕與防護及相關學科的研究人員和技術人員閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)師生參考或作為教學參考書。
當前，工業(yè)化水平不斷提高、經濟快速發(fā)展，對石油、天然氣等能源的需求日益增加，為緩解能源需求緊張的矛盾，油氣勘探開采范圍逐漸擴展至管材服役工況條件日趨惡劣的區(qū)域與儲層。目前，我國油氣勘探開發(fā)正逐步向塔里木、四川盆地等區(qū)域的深部、復雜儲層推進。完井與開發(fā)過程中的苛刻環(huán)境致使普通材質的油井管無法滿足其嚴酷的耐腐蝕性能需要，為了保證油氣生產的安全性與高效性，高強度和韌性匹配、良好耐腐蝕性能及相對較低成本的超低碳馬氏體不銹鋼成為油氣井鉆采過程用油井管的材料。
經過眾多研究者的多年努力，超級13Cr不銹鋼已經實現(xiàn)由進口到出口的轉變，在塔里木、西北、西南、長慶等油氣田得到大批量應用的同時，成批出口到美國、加拿大等國，并成功叩開中東市場大門。筆者在國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、中國石油天然氣集團公司應用基礎研究、國家油氣重大專項示范工程建設、中國石油科技創(chuàng)新基金等項目的支持下，在石油專用管失效與分析、酸化管柱腐蝕與防護、油井管與輸送管的CO2或(和)H2S模擬腐蝕等方面進行了大量的實驗分析與探究。
書中第2章由朱世東編寫，第3章由付安慶編寫，第4、5、6章由李金靈編寫，屈撐囤、蔡乾鋒編寫其余部分并負責全書的統(tǒng)稿工作。
本書由西安石油大學優(yōu)秀學術著作出版基金專項資助出版。在編寫過程中，參考了國內外多位學者的研究結果及所撰寫的論文、論著等，得到了西安石油大學多位老師和研究生以及中國石油集團石油管工程技術研究院諸位領導和專家的大力支持和幫助，在此深表感謝！
限于編者學識水平有限，書中不足和疏漏之處在所難免，懇請讀者給予批評指正！
著者
2021年3月
李金靈，西安石油大學，副教授，主要從事固體廢棄物處理和腐蝕與防護方面的研究工作。承擔《普通化學》、《文獻檢索》等本科生及留學生課程的教學。主持陜西省自然科學基礎研究計劃項目1項、陜西省教育廳重點實驗室科研計劃項目1項、西安市科技計劃項目1項和西安石油大學博士科研啟動基金1項，指導省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目2項。
第1章緒論1
1.1腐蝕簡介1
1.1.1腐蝕的基本概念1
1.1.2CO2腐蝕2
1.1.3H2S腐蝕2
1.1.4CO2/H2S腐蝕3
1.2影響因素3
1.2.1材質3
1.2.2流體特征5
1.3油井管服役條件變化11
1.4管柱完整性12
1.5超級13Cr不銹鋼14
1.6油氣田常用防腐蝕措施14
參考文獻16
第2章失效與分析21
2.1概述21
2.2油管臺肩面與管體腐蝕22
2.2.1背景22
2.2.2理化檢驗22
2.2.3分析與探討26
2.2.4其他類似案例28
2.3腐蝕穿孔41
2.3.1背景41
2.3.2理化檢驗42
2.3.3分析與探討45
2.4油管公扣端點蝕47
2.4.1背景47
2.4.2腐蝕形貌分析47
2.4.3化學成分分析50
2.4.4金相組織及硬度測試50
2.4.5綜合分析51
2.5開裂與斷裂52
2.5.1管體應力腐蝕開裂52
2.5.2近接箍處斷裂65
2.5.3接箍縱向開裂70
2.5.4接箍橫向開裂75
2.5.5接箍破裂80
2.6表面缺陷81
2.6.1外表面缺陷81
2.6.2內表面缺陷85
2.6.3表面擦劃傷90
參考文獻92
第3章完井過程中的腐蝕95
3.1概述95
3.2酸洗液腐蝕96
3.3酸化液（鮮酸）腐蝕97
3.3.1pH的影響97
3.3.2反應溫度的影響97
3.3.3酸液體系的影響99
3.3.4Cl-濃度的影響99
3.3.5緩蝕劑類型的影響100
3.3.6表面缺陷的影響100
3.3.7壓應力的影響103
3.3.8乙酸的影響109
3.4返排液（殘酸）腐蝕112
3.4.1殘酸溫度的影響112
3.4.2殘酸返排時間的影響120
3.4.3殘酸pH的影響124
3.4.4表面缺陷的影響126
3.5產出液腐蝕130
3.5.1120℃鮮酸-120℃殘酸-120℃地層水130
3.5.2120℃鮮酸-170℃殘酸-170℃地層水132
3.6完井液腐蝕135
參考文獻141
第4章開發(fā)過程中的腐蝕144
4.1概述144
4.2CO2腐蝕145
4.2.1溫度的影響145
4.2.2CO2分壓的影響155
4.2.3Cl-含量的影響157
4.2.4流速的影響165
4.2.5井深的影響168
4.2.6介質的影響168
4.2.7pH的影響183
4.3H2S或S腐蝕184
4.3.1H2S腐蝕184
4.3.2H2S/CO2共存187
4.3.3單質硫的影響193
4.4條件下的腐蝕199
4.4.1超深井環(huán)境199
4.4.2超臨界CO2狀態(tài)201
4.5其他油井管桿腐蝕202
4.5.1油鉆桿202
4.5.2套管203
參考文獻206
第5章防腐蝕技術211
5.1概述211
5.2緩蝕劑212
5.2.1酸洗液環(huán)境212
5.2.2酸化液環(huán)境217
5.2.3返排液環(huán)境237
5.2.4產出液環(huán)境240
5.3表面技術240
5.3.1Cr-Y共滲240
5.3.2等離子體滲氮244
5.3.3激光表面熔凝256
5.4材質與選材262
5.4.1不同材質262
5.4.2酸化環(huán)境270
5.4.3甜氣環(huán)境273
5.4.4酸性環(huán)境275
5.4.5海洋環(huán)境284
5.4.6新疆某氣田289
5.4.7海外油氣田環(huán)境290
5.4.8選材影響因素291
參考文獻291
第6章展望299
參考文獻300
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