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为探究 CO?驱采出液中 Cl?和 Ca2?对 3Cr 钢腐蚀结垢的影响，研究人员开展腐蚀失重、滴定实验，借助 SEM、XRD、XPS 表征。发现两者均促进腐蚀，Cl?抑制结垢且减弱 Ca2?腐蚀促进作用，揭示腐蚀结垢相互促进机制，为防护提供依据。
在石油工业的 CO?驱油技术应用中，金属设备面临严峻挑战。CO?溶于水形成弱酸性环境，加上采出液中高浓度 Cl?、Ca2?等离子，会加剧设备腐蚀与结垢，导致管道破裂、堵塞等事故，严重影响油井生产安全与效率。然而，Cl?和 Ca2?对 3Cr 钢腐蚀结垢的作用机制尚不明确，制约了针对性防护措施的开发。为解决这一关键问题，相关研究人员开展了深入研究。
研究人员针对 CO?驱采出液环境中 3Cr 钢的腐蚀结垢行为展开研究，通过高温高压釜实验，运用腐蚀失重法、滴定法等，结合扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）等表征手段，分析 Cl?和 Ca2?的协同作用机制。研究得出，Cl?和 Ca2?均会促进 3Cr 钢腐蚀，且 Cl?的促进作用比 Ca2?大 1 到 2 个数量级，同时 Cl?能在一定程度上减弱 Ca2?对腐蚀的促进效果，还显著抑制结垢，而 Ca2?则明显促进结垢，腐蚀与结垢之间存在相互促进关系。该研究成果发表在《Chinese Journal of Chemical Engineering》，为油田设备的防腐防垢及安全运行提供了重要理论依据。
研究中主要采用的关键技术方法包括：腐蚀失重实验，用于测定腐蚀速率；滴定实验，用于确定结垢量；SEM 用于观察腐蚀产物的表面形貌；XRD 用于分析腐蚀产物的物相组成；XPS 用于研究腐蚀产物的元素化学状态和价态。
Cl?和 Ca2?对腐蚀速率和结垢量的影响
在 80°C、4MPa CO?环境下，针对 Cl?浓度为 5000mg?L?1 和 20000mg?L?1、不同 Ca2?浓度的溶液，研究 3Cr 钢的腐蚀速率和结垢情况。结果显示，在两种 Cl?溶液中，随着 Ca2?浓度增加，腐蚀速率均上升，且 20000mg?L?1 Cl?溶液中整体腐蚀速率更高。在 5000mg?L?1 Cl?溶液中，Ca2?浓度增加后腐蚀速率显著提高。
腐蚀结垢机制分析
Cl?和 Ca2?浓度不同，局部腐蚀机制也不同。在 5000mg?L?1 Cl?环境中，会发生垢下腐蚀；而在 20000mg?L?1 Cl?环境中，出现 Cl?诱导腐蚀。研究还发现，在 Cl?、Ca2?和结垢过程的协同作用下，保护性产物膜会溶解，进而影响腐蚀和结垢过程。
研究结论表明，Cl?和 Ca2?均对 3Cr 钢的腐蚀有促进作用，Cl?的促进效应更显著，同时 Cl?抑制结垢，Ca2?促进结垢，且腐蚀与结垢相互促进。不同 Cl?浓度下局部腐蚀机制存在差异，高浓度 Cl?环境中 Cl?的诱导腐蚀作用明显，低浓度时则以垢下腐蚀为主。该研究清晰揭示了 CO?驱采出液中 Cl?和 Ca2?对 3Cr 钢腐蚀结垢的作用机制，为研发适用于油气生产环境中 3Cr 钢管道设备的缓蚀阻垢剂提供了可靠的理论基础，有助于推动油田设备防腐防垢的技术创新，对保障油田安全生产、提高生产效率、降低因腐蚀结垢导致的事故风险具有重要意义。
