随着全球碳中和进程加速,CCUS技术被视为实现化石能源低碳转型的关键路径。然而,二氧化碳注入与封存过程中,井筒作为唯一通道,面临严峻腐蚀挑战:在气水交替、超临界等复杂工况下,CO₂极强的溶解性与渗透能力可使井筒腐蚀速率飙升至常规环境的5~10倍。一旦井筒失效,将导致CO₂泄漏风险剧增,直接威胁封存安全与生态环境。
传统监测手段依赖“腐蚀挂片法”——将金属片下入井中数月后取出检测。这种方式存在致命缺陷:数据滞后(无法捕捉瞬时腐蚀波动)、被动补救(仅能事后分析损伤)、精度不足(难以量化微小腐蚀速率),极大制约了CCUS技术的规模化推广。
三年攻关:“电感探针+腐蚀挂片”打造井下“千里眼”
针对行业痛点,长庆油田技术团队历时3年攻关,锚定“多参数感应、数据传输”核心技术方向,自主研发出井下电感探针腐蚀监测装置。
该系统创新采用“电感探针+腐蚀挂片”复合监测模式:通过向金属试片施加电流信号,实时捕捉腐蚀引起的电阻变化并转换为电信号,精确追踪金属减薄过程。经测试,其测量精度达30微米(相当于头发丝直径的1/2),误差率小于10%,首次将实验室级检测能力延伸至数千米井下。
“井下环境高温(125 ℃)、高压(60 MPa)、强腐蚀,相当于在'高压锅'里装传感器。”油气工艺研究院油田化学与防腐研究所副所长郭钢介绍,团队通过三大技术创新攻克苛刻工况:
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结构强化:采用厚壁圆筒力学模型,安全系数达4.44(远超1.3的行业标准);
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密封防护:双O形密封环设计确保"滴水不漏";
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低功耗续航:设备以24小时/次频率采集数据时,续航长达10个月。
目前,该技术已从实验室走向井场,历经实战检验。“截至目前,已在13口井开展现场试验,一次下入成功率100%,数据传输稳定可靠。”郭钢透露,基于实时监测数据,长庆油田已动态调整区块防腐方案3批次,累计优化节约防腐费用近千万元。
这一突破不仅实现井下腐蚀监测从“事后分析”到“实时监护”的跨越,更通过精准数据支撑管材寿命预测与防腐策略优化,为CCUS项目的安全评估与规模化应用扫清关键障碍。
长庆油田表示,下一步将推动技术迭代,实现腐蚀数据从“地下存储、起出读取”向“实时在线传输”的升级,进一步降低运维成本,提升CCUS全生命周期安全管理水平。
作为全球CCUS技术的重要实践者,长庆油田此次突破不仅为中国“双碳”目标提供关键技术支撑,更向全球展示了复杂地质条件下CO₂封存安全监测的中国方案。随着技术持续完善,CCUS有望成为保障能源安全与生态保护的“绿色桥梁”。
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