油田注水管道腐蝕的因素分析范文

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摘要：石油屬于不可再生資源，為了節省石油資源，盡量減少石油開采過程中的浪費，提高石油采收率，在石油開采過程中經常采用注水的方式，提高地層原油的驅替效率，從而提高石油的采收率。然而，這種開采方式會使管道氧化速度加快，導致注水管道經常被腐蝕。油田注水管道的腐蝕會給石油開采帶來很多問題，因此油田注水管道的防腐是一項重要工作。本篇文章主要介紹了影響油田注水管道腐蝕的主要因素，并有針對性地提出一些防腐措施。

關鍵詞：油田注水管道；腐蝕因素；防腐措施

2015年9月，國內相關研究機構對我國勝利油田進行調查研究，發現油田11個采油廠中共有8000多口注水井，其管線總長度達15830000m，平均腐蝕速率為1.5mm/a[1]，平均穿孔率為2.4次/(km.a)。局部損失嚴重區域，管線換新周期不足三年，最短的甚至只有3-4個月，所廢掉的注水管道超過90%是由于腐蝕。據統計，整個油田因管線腐蝕而浪費的管線材料費高達3億元，同時因為更換管線影響生產作業等產生的間接費用高達10億元。截止到2017年底，我國各大油田管線長度達10億米，因管線腐蝕損失費用高達500億元。因此研究油田注水管道腐蝕因素并制定相應防腐措施是亟待解決的問題。

1油田注水管道腐蝕因素

1.1酸堿性

酸堿性即PH值，是引起油田注水管道腐蝕的主要因素，通常情況下，當PH值介于4和10之間時，腐蝕過程主要受氧擴散過程影響，與PH值大小沒有關系。當PH值不大于4時，溶液為強酸性，金屬表面的氧化物會與酸性溶液發生化學反應，酸性溶液將金屬表面氧化物溶解，使金屬表面顯露出來直接與酸性溶液發生反應，使腐蝕程度更嚴重，但是如果PH值過高，碳鋼表面的鈍化膜又會溶解成鐵酸鈉，從而加快腐蝕速率。經理論研究發現，注水的最合理的PH值為7。

1.2溶解氧

氧腐蝕是油田注水管道的主要方式之一，當溶液中氧濃度低于1mg/L時，管道就極易被腐蝕。如果管道中同時存在硫化氫或二氧化碳氣體，我們知道硫化氫等氣體具有較強的還原性，易與水中的溶解氧反應，腐蝕速度會大幅度增加，腐蝕部分多數為局部腐蝕，局部腐蝕速度一般為平均腐蝕速度的2-4倍。在室溫下的純水中，碳鋼腐蝕速度小于0.04mm/a，如果水中溶解氧達到飽和，碳鋼一開始腐蝕速度就可達到0.45mm/a。如果水中含鹽量較高將會出現局部腐蝕現象，腐蝕速率能達到3-5mm/a。

1.3二氧化碳和硫化氫

二氧化碳是空氣的主要組成部分，空氣中二氧化碳含量只占0.04%，水中二氧化碳含量大約只有0.5%mg/l，但是地層深處二氧化碳含量較高。二氧化碳在水中溶解形成碳酸，金屬表面的氧化膜會與碳酸發生化學反應導致腐蝕現象發生，二氧化碳含量越高反應速度越快，腐蝕速度也越快。尤其是在深處地層水中，二氧化碳含量比較大，對油田管道及設備具有較強的腐蝕性。硫化氫溶于水也呈酸性，同時如上所述，硫化氫易與水中的溶解氧反應生成硫而沉積析出，隨著硫化氫含量的增加，腐蝕速率會一直呈上升趨勢，當硫化氫含量增加到一定值時，腐蝕速率最大，而后隨著硫化氫含量增加腐蝕速率開始略微減小最后趨于穩定。

1.4細菌微生物

細菌微生物經常會侵蝕埋在地下深處的油田注水管道，油田注水中常見的細菌有腐生菌，硫酸鹽還原菌和鐵細菌等，地表下特殊的氣溫，濕度等給細菌的生長提供了有利的條件。同時，由于長期的注水環境，注水井四周會形成低溫層，使細菌和微生物滋生，盡管細菌的侵蝕能力不強，但是由于細菌可以在短時間內快速生長繁殖，導致細菌對油田注水管道的腐蝕也很嚴重。據研究發現，美國發生的管道腐蝕很大一部分是由于細菌侵蝕所導致。所以，細菌腐蝕不容小覷。

1.5壓力和溫度

經過研究，我們發現在敞口體系中，在溫度不高于80攝氏度的情況下，腐蝕速度隨溫度升高而不斷增大，當溫度增加到一定值時，腐蝕速率達到最大值，隨后開始下降。在完全封閉系統中，腐蝕速率會隨著溫度升高一直增大。通常情況下，當注水水溫為40-60攝氏度，壓力值達到20MPa左右時，極少量的金屬離子就可以催化溶液中的有機物。油田注水管道所處的溫度范圍從地表的幾攝氏度到深層的150攝氏度左右，一般情況下，溫度每升高10攝氏度，細菌的生長速率就會增加1.5-2.5倍。由此可見，溫度對腐蝕速度的影響也很大。

2油田注水管道防腐措施

目前，我國大型油田注水管道采取的主要措施有：表面處理技術，水中除氧，采用防腐蝕涂料，使用殺菌劑或防腐蝕藥劑，使用非金屬管材。

2.1表面處理技術表面處理技術主要是利用物理或化學方法使管道表面鈍化，從而達到防腐蝕的效果。常用的處理方法就是在系統表層鍍上一層不易被腐蝕的物質，相當于給管道表面添加了一層保護膜從而增強管道防腐性能。常用的方法主要是金屬鍍層，涂層，襯里與包裹層等。

2.2水中除氧水中溶氧會引起電化學腐蝕反應。因而，水中除氧是一項重要的防腐措施。脫除水中的氧，使水中溶解氧含量小于0.05mg/l。水中除氧可以利用化學方法，例如在水中添加適量的化學除氧劑。陰極保護法也是電化學保護的一種重要的化學方法，此種方法是利用外部電流來改變金屬腐蝕電位，以此來降低腐蝕速度的防腐蝕方法。目前，該種方法已經被廣泛應用，并取得了良好的效果。

2.3采用防腐蝕涂料環氧粉末涂料有著良好的防腐性能，已在各大油田防腐中被廣泛應用。為了達到更好的效果，科學家研究出具有更好的防腐性能的重防腐蝕環氧粉末涂料，該涂料具有防腐性能優良，附著力強，硬度高等特點。針對油田高溫污水腐蝕，科學家研究出一種名為H87環氧耐溫涂料。H87涂料涂層的中間層加入了SAT無機材料，使防腐層的隔熱，耐熱性能得以提高，從而有效阻止高溫介質的破壞作用[3]。

2.4使用殺菌劑或防腐蝕藥劑使用殺菌劑防止管道內的細菌與微生物滋生，使水中細菌含量小于100個/ml,但是單獨使用一種殺菌劑會使微生物產生抗體，如果細菌與微生物對殺菌劑產生抗藥性，這時想要永久清除它們將會變得更加困難。所以在實際操作中可以多種不同類型的殺菌劑配合使用對水中的細菌進行清除。介質中腐蝕因素的含量對腐蝕性影響也很大，我國大慶油田含油污水PH值范圍為8.5-9，盡管水中含有15-20mg/l的硫化氫和0.5mg/l的溶解氧，然而被污水浸泡的部分腐蝕卻不是很嚴重。我國中原油田產出水礦化度為（4-16）×104mg/l,水中游離的二氧化碳含量最高可達200mg/l,碳酸氫根含量一般在200-600mg/l范圍內,而且水中還原菌和高價金屬離子含量也很高，但PH值一般在5.5-6.5之間，盡管水中硫化氫和溶解氧含量不高，但含油污水仍呈現出較強的腐蝕性[2]。因此在使用防腐蝕藥劑時，要注意對癥下藥，切不可盲目使用。

2.5使用非金屬管材，加強油田注水管道的保護和管理近年來，隨著我國科技的不斷發展，高分子化學領域也取得了顯著的成果，例如塑料高分子管材就是其一。塑料管材可以被應用到油田注水管道中，其相對于金屬來講具有抗腐蝕性能良好的優勢。由此可見，我們可以選用合適的塑料高分子管材來做注水管道。我們在預防油田注水管道腐蝕的同時更要做好對油田注水管道的保護和管理工作，平時要對管道定期排查，如果發現問題，要立即對管道進行更換，避免出現石油泄漏現象。油田注水管道腐蝕是石油資源開發和利用過程中常見的問題，據調查研究發現我國的大部分油田注水管道都存在著腐蝕問題，隨著科學技術的不斷發展，三次采油方式逐漸出現，管道腐蝕情況如果不及時治理很可能有進一步惡化的趨勢。這也是石油在開采和運輸過程中比較棘手的問題，本文通過分析影響油田注水管道腐蝕的因素，并有針對性地提出了解決油田注水管道腐蝕的有效措施，希望可以為相關的防腐工作帶來參考。

參考文獻

[1]盛梁，尹斌.《勝利油田注水管道腐蝕因素分析及防腐措施》，科技信息，2011年第18期.

[2]錢紅霞.注水井腐蝕原因分析及防護措施[J].科研.2016（12）：00293

[3]于良民，趙海州，劉璐.《油田注水管道的腐蝕現狀及防腐措施》.中國涂料，2006年第21期.

作者：周漢軒 單位：吉林省松原市吉林油田乾安采油廠工藝所