在石油、天然气开采过程中,碳钢因其经济性和优良的力学性能得到了广泛的应用。由于成本低廉,目前井下主要采用碳钢,特别是N80和P110,作为油套管材料,但伴随油气田开采增多,实际工况条件下的C02腐蚀变得更为严苛,因而需要进一步对油套管的腐蚀问题进行细致深入的研究。本文主要针对油气田常用油套管材料N80和P1l0,利用高温高压反应釜及高温高压原位电化学测试装置,进行高温高压CO2环境下的腐蚀模拟实验。结合表面分析方法(SEM、XRD)和电化学检测等手段,研究了温度、C02分压、流速对N80和P110两种材料CO2腐蚀行为的影响,总结出腐蚀规律和CO2局部腐蚀机理。结合现有腐蚀模型、已有研究经验和进一步的实验研究得到了油套管腐蚀预测模型。针对常用材料的偶接情况,进行了相关电偶腐蚀模拟。获得主要结论如下：(1)油套管钢腐蚀速率随温度升高而降低,随C02分压升高而上升,随流速增大迅速增加。(2)油套管腐蚀产物随温度升高发生转变,常温时为Fe3C,中温为FeCO3,中高温为FeCO3和Fe3O4,高温时为FeCO3和钙镁复盐。(3)台地由点蚀转变而成。由于腐蚀膜局部破坏,导致初期点蚀形核。静态条件下,由于点蚀坑底部受腐蚀膜保护,而蚀坑侧面裸露于介质,导致宽度方向迅速生长。在动态条件下,点蚀坑形成后受冲刷与腐蚀的协同作用,宽度方向迅速发展,成为台地腐蚀形貌。(4)通过分析高含CO2气田完井管柱腐蚀速率的主控因素,并结合大量的实验数据汇总分析,提出针对高含CO2气田完井管柱的全面腐蚀速率预测模型和完井管柱腐蚀速率的敏感井深部位预测模型。(5)电偶腐蚀测试结果表明,电偶对面积比和腐蚀膜情况对电偶腐蚀能够产生加速或抑制效应。