CO₂驱注采油是一种重要的采油方式,可以通过降低原油粘度、改善流度比、降低界面张力等方式提高原油采收率,是一项绿色环保的驱油技术。但在CO₂驱油过程中不可避免的会产生CO₂腐蚀,在当前情况下油气田开发进入中后期,油气田中的含水率和矿化度升高,使腐蚀环境更加苛刻,使传统的N80等碳钢管材产生更为严重的腐蚀。3Cr钢表现出优异的抗CO₂腐蚀和良好的机械性能,成为油气生产用钢管具有高性价比的选择,因此,研究3Cr钢在CO₂驱注采环境中的长周期腐蚀行为,可以为3Cr钢在CO₂注采环境中的使用提供借鉴的理论依据,再者,若拟合出腐蚀速率随时间变化的曲线公式,将更好的帮助现场预测腐蚀速率,判断钢材的适用性。对于层间差异比较大的多段储层,在单纯CO₂驱注的过程中会产生粘性指进,严重影响CO₂驱波及体积,大大影响采收率,通过水气交替的CO₂驱油方式可以有效减小CO₂粘性指进,提高采收率,成为某些驱块高效的CO₂驱油方式,注管也因此会在水气的交替过程中产生腐蚀,而不同的交替顺序(水气交替—先注水后注气与气水交替—先注气后注水)会对注管的腐蚀产生不同的影响。因此,研究3Cr钢在不同水气交替环境中的腐蚀行为,可以为注管水气交替顺序的选择及相关的腐蚀问题的解决提供借鉴的理论依据。本文以3Cr-N80钢及N80钢为实验材料,通过高温高压腐蚀模拟实验以及采用SEM,EDS,XRD等现代表面分析技术,研究了两部分的实验内容,其一,研究了3Cr-N80钢在CO₂驱注采环境中的长周期腐蚀行为及腐蚀产物膜演变规律,并拟合出腐蚀速率随时间变化的拟合公式,并与N80钢在该环境中的腐蚀特征进行对比;其二,研究了3Cr-N80钢在水/CO₂交替及CO₂/水交替过程中的腐蚀行为差异及腐蚀产物膜演变规律,同时与N80钢在该环境中的腐蚀特征进行对比,所得结论如下:(1)3Cr-N80在CO₂腐蚀环境中发生全面腐蚀,未出现局部腐蚀,腐蚀速率随腐蚀时间的延长逐渐变小。而N80钢出现局部腐蚀现象,腐蚀速率随腐蚀时间的延长先增大后减小。3Cr-N80在腐蚀7天时腐蚀产物呈现单层膜结构,由Cr(OH)₃等含Cr化合物和(Fe,Ca)CO₃复相组织构成,表面为胶泥状腐蚀形貌,并产生皴裂裂纹。腐蚀14天到35天时腐蚀产物膜呈现三层膜结构,在腐蚀7天单层腐蚀膜的基础上又产生由(Fe,Ca)CO₃复相组织构成的内层和外层腐蚀膜,腐蚀产物膜越来越致密。此外,腐蚀产物膜随时间的变化不断增厚,腐蚀7-14天时,腐蚀增厚的速度比较快,而0-7天和14-35天时增厚的速度相对比较小。而N80钢腐蚀膜表现为双层膜结构,腐蚀膜成分主要为(Fe,Ca)CO₃复盐,在高流速的冲刷作用下,外层膜厚度变化不大,内层膜厚度不断变大,并在腐蚀坑壁的边角处出现氯离子的富集。3Cr-N80钢在80℃、2.5m/s、0.23MPa腐蚀条件下腐蚀速率随时间变化的拟合公式为:=9.1536^-0.67206,x:腐蚀时间(day);y:腐蚀速率(mm/y),通过该公式可以预测腐蚀速率。(2)3Cr-N80钢和N80钢在不同水气交替环境均发生腐蚀,同种材料,在气水交替环境中的腐蚀速率分别大于在水气交替环境中的腐蚀速率;同种环境,3Cr-N80钢的腐蚀速率小于N80钢的腐蚀速率。其中,N80在气水交替环境中的腐蚀速率最大,并产生局部腐蚀。3Cr-N80钢腐蚀产物膜在水相条件下呈现双层膜结构,在气相条件下呈现单层膜结构;在水气交替条件下,内层为致密的水相条件下产生的腐蚀膜,外层为相对疏松的气相条件下的腐蚀膜,但气相条件下腐蚀产物膜相对于单纯气相条件下的腐蚀膜明显增厚;在气水交替条件下内层为不平整的气相条件下产生的腐蚀膜,外层为在水相条件下新形成的Fe CO₃腐蚀膜,但由于内层气相条件下产生腐蚀膜的不均匀,使外层腐蚀膜产生了局部脱落。N80钢腐蚀产物膜在水相条件下为单层膜结构,与絮状表面相对应,在气相条件下为不均匀的单层膜;在水气交替条件下为双层膜结构,过渡相对均匀;在气水交替条件下呈现双层膜结构,内层疏松,外层致密,腐蚀速度加快并产生局部腐蚀。