本书针对石油与天然气生产运行过程中出现的腐蚀失效问题，系统介绍了油气田管柱腐蚀失效分析技术与工程应用案例。全书共7章，包括服役环境与典型腐蚀失效类型、腐蚀失效基础理论、腐蚀失效分析流程与表征测试方法、钻具腐蚀失效分析典型工程案例、油管腐蚀失效分析典型工程案例、抽油杆腐蚀失效分析典型工程案例、地面设施腐蚀失效分析典型工程案例。本书通过失效工程案例分析，帮助读者掌握油气田设备与构件腐蚀失效分析技术。本书内容全面，注重理论与实践相结合。本书可作为高等院校石油与天然气工程及相关专业教学用书，也可作为从事石油工程、材料失效与保护等领域的工程技术人员的参考书。

石油与天然气生产运行中涉及的材料在复杂多变环境中长期服役，其安全性与可靠性直接关系到油气田的安全生产。随着油气勘探开发向高温、高压及深层复杂地层方向发展，材料失效问题呈现出多样化、隐蔽化和突发性等特点。特别是在二氧化碳、硫化氢及氧气等多介质共存环境中，材料服役寿命显著缩短。在此背景下，系统掌握失效分析技术，对于指导工程设计、材料选型与腐蚀控制具有重要的理论意义和工程价值。
本书系统阐述了失效分析的理论基础、试验方法与工程应用，内容涵盖了从服役环境到腐蚀机理、从宏观失效特征到微观结构表征、从试验验证到防控策略的系统研究思路，旨在帮助读者系统掌握腐蚀失效分析技术。全书共分7章：第一章介绍服役环境与典型腐蚀失效类型，涵盖钻具、油管、抽油杆及地面设施的失效类型与宏观表现；第二章阐述腐蚀失效基础理论，包括均匀腐蚀、局部腐蚀、腐蚀开裂、微生物腐蚀与腐蚀疲劳断裂；第三章重点讲解腐蚀失效分析流程与表征测试方法，包括材料理化性能测试方法、腐蚀产物分析方法、断口处理和分析方法等；第四至七章介绍钻具、油管、抽油杆和地面设施腐蚀失效分析典型工程案例。
本书是编著者及其团队在总结近10年科研实践经验与教学成果的基础上，结合油气田现场腐蚀失效工程案例编写而成的。全书以图文并茂的形式系统展示了失效分析的完整过程，使读者能够直观地理解失效特征及其演化机理。
本书第一章由曾德智、董宝军、邓宽海编著，第二章由董立谨、王勤英、喻智明编著，第三章由曾德智、董宝军、陈孝文、陈思宇编著，第四章由曾德智、刘婉颖、张德芬、张瀚文编著，第五章由曾德智、董立谨、韩雪、王熙编著，第六章由曾德智、邓宽海、韩雪、杜正鹏编著，第七章由曾德智、喻智明、余成秀、郑春焰、项广广编著。曾德智教授完成了本书的统稿。此外，毛汀、罗建成、胡欢、鲁威、曾凤、李皓等也参与了试验测试、数据分析、图表和文字的整理工作，在此向他们表示感谢！
本书内容是在新型油气勘探开发国家科技重大专项（2025ZD1402505）、国家自然科学基金面上项目（52574013）、四川省科技计划项目（2025NSFSC2010）等项目支持下完成的。本书的编著承蒙相关单位提供了大量宝贵资料与统计数据，并得到中国石化西北油田分公司曾广文高级工程师、中国石油新疆油田分公司李杰高级工程师、中国石油西南油气田分公司闫静高级工程师等专家的指导与支持。本书由西南石油大学研究生教材建设项目（2024JCJS010）支持出版。在此，一并表示衷心感谢！
由于编著者水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。

编著者

曾德智，博士（后），教授/博士生导师，为四川省学术和技术带头人、四川省有突出贡献的优秀专家、“四川省万人计划”天府科技菁英、国家首批一流本科课程《钻井与完井工程》在线开放课程负责人、油气藏地质及开发工程全国重点实验室固定研究人员。

前言
1
第一节钻具服役环境与典型腐蚀失效类型1
一、钻具服役环境1
二、典型腐蚀失效类型1
第二节油管服役环境与典型腐蚀失效类型3
一、油管服役环境3
二、典型腐蚀失效类型4
第三节抽油杆服役环境与典型腐蚀失效类型5
一、抽油杆服役环境5
二、典型腐蚀失效类型5
第四节地面设施服役环境与典型腐蚀失效类型6
一、地面设施服役环境6
二、典型腐蚀失效类型7
参考文献8
9
第一节失效形式9
一、断裂失效9
二、变形失效11
三、磨损失效11
四、腐蚀失效11
第二节均匀腐蚀12
第三节局部腐蚀13
一、点腐蚀13
二、缝隙腐蚀14
三、晶间腐蚀14
四、电偶腐蚀15
第四节腐蚀开裂15
一、应力腐蚀开裂15
二、硫化物应力腐蚀开裂17
第五节微生物腐蚀20
一、微生物腐蚀定义20
二、微生物种类20
三、微生物腐蚀影响因素21
四、微生物腐蚀过程21
五、微生物腐蚀形式22
六、微生物腐蚀机理22
第六节腐蚀疲劳断裂23
一、腐蚀疲劳断裂的机理23
二、腐蚀疲劳断裂的特点24
三、腐蚀疲劳断裂的断口特征24
参考文献25
ⅤⅥ
26
第一节腐蚀失效分析流程26
第二节材料理化性能测试方法28
一、化学成分分析28
二、金相组织分析28
三、硬度测试29
四、拉伸性能测试29
五、冲击性能测试30
第三节腐蚀产物分析方法31
一、腐蚀产物形貌及元素组成表征方法31
二、腐蚀产物膜成分表征方法31
第四节断口处理和分析方法32
一、断口处理方法及断口分析任务32
二、断口的宏观分析33
三、断口的微观分析35
第五节腐蚀失效模拟试验方法36
一、腐蚀失重测试36
二、应力腐蚀测试37
参考文献39
40
第一节钻具应力腐蚀失效案例40
一、钻具失效概况40
二、钻具理化性能分析41
三、裂纹位置及腐蚀产物分析43
四、腐蚀失重试验46
五、四点弯曲应力腐蚀失效试验47
六、腐蚀失效原因分析48
第二节钻具局部腐蚀失效案例49
一、钻具失效概况49
二、钻具理化性能分析49
三、腐蚀产物形貌及成分分析51
四、腐蚀失效原因分析53
第三节钻具过载断裂失效案例53
一、钻具失效概况53
二、钻具理化性能分析54
三、钻杆断口分析55
四、钻杆内外壁腐蚀形貌及成分分析57
五、腐蚀失效原因分析61
参考文献63
64
第一节油管腐蚀穿孔失效案例64
一、塔河油田某油井油管腐蚀穿孔失效案例64
二、新疆某油田火驱采出井油管腐蚀穿孔失效案例68
第二节油管均匀腐蚀减薄失效案例79
一、顺北油田某油井油管腐蚀壁厚减薄失效案例79
二、新疆某油田火驱采出井油管壁厚减薄失效案例87
第三节油管腐蚀断裂失效案例93
一、环境断裂管柱腐蚀失效案例93
二、油管过载断裂腐蚀失效案例110
参考文献119
120
第一节抽油杆应力腐蚀失效案例120
一、井况分析120
二、理化性能测试结果分析120
三、慢拉伸应力腐蚀试验121
四、腐蚀失效原因分析124
第二节抽油杆腐蚀疲劳失效案例125
一、井况分析125
二、理化性能测试结果分析125
三、腐蚀特征分析127
四、腐蚀失效原因分析129
第三节抽油杆局部腐蚀失效案例133
一、井况分析133
二、理化性能测试结果分析134
三、腐蚀特征分析135
四、腐蚀失效原因分析137
参考文献138
139
第一节换热器铜管腐蚀失效案例139
一、换热器工况分析139
二、理化性能测试结果分析140
三、腐蚀特征分析141
四、腐蚀失效原因分析148
第二节地面管线细菌腐蚀失效案例150
一、集气站集气支线失效情况150
二、理化性能测试结果分析152
三、腐蚀特征分析153
四、腐蚀失效原因分析160
第三节含硫气田水输送钢骨架增强聚乙烯复合管失效案例161
一、钢骨架增强聚乙烯复合管失效情况161
二、理化性能测试结果分析162
三、腐蚀特征分析165
四、腐蚀失效原因分析168
参考文献170
Ⅶ