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(jié)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(jīng)常采用注水的方式，提高地層原油的驅(qū)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(dǎo)致注水管道經(jīng)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(guān)鍵詞：油田注水管道；腐蝕因素；防腐措施

2015年9月，國內(nèi)相關(guān)研究機構(gòu)對我國勝利油田進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)油田11個采油廠中共有8000多口注水井，其管線總長度達(dá)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(yán)重區(qū)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(jù)統(tǒng)計，整個油田因管線腐蝕而浪費的管線材料費高達(dá)3億元，同時因為更換管線影響生產(chǎn)作業(yè)等產(chǎn)生的間接費用高達(dá)10億元。截止到2017年底，我國各大油田管線長度達(dá)10億米，因管線腐蝕損失費用高達(dá)500億元。因此研究油田注水管道腐蝕因素并制定相應(yīng)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(dāng)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(guān)系。當(dāng)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(fā)生反應(yīng)，使腐蝕程度更嚴(yán)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(jīng)理論研究發(fā)現(xiàn)，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(dāng)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?xì)怏w，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(yīng)，腐蝕速度會大幅度增加，腐蝕部分多數(shù)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(dá)到飽和，碳鋼一開始腐蝕速度就可達(dá)到0.45mm/a。如果水中含鹽量較高將會出現(xiàn)局部腐蝕現(xiàn)象，腐蝕速率能達(dá)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，二氧化碳含量越高反應(yīng)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(shè)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(yīng)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(dāng)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(wěn)定。

1.4細(xì)菌微生物

細(xì)菌微生物經(jīng)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(xì)菌有腐生菌，硫酸鹽還原菌和鐵細(xì)菌等，地表下特殊的氣溫，濕度等給細(xì)菌的生長提供了有利的條件。同時，由于長期的注水環(huán)境，注水井四周會形成低溫層，使細(xì)菌和微生物滋生，盡管細(xì)菌的侵蝕能力不強，但是由于細(xì)菌可以在短時間內(nèi)快速生長繁殖，導(dǎo)致細(xì)菌對油田注水管道的腐蝕也很嚴(yán)重。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，美國發(fā)生的管道腐蝕很大一部分是由于細(xì)菌侵蝕所導(dǎo)致。所以，細(xì)菌腐蝕不容小覷。

1.5壓力和溫度

經(jīng)過研究，我們發(fā)現(xiàn)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(dāng)溫度增加到一定值時，腐蝕速率達(dá)到最大值，隨后開始下降。在完全封閉系統(tǒng)中，腐蝕速率會隨著溫度升高一直增大。通常情況下，當(dāng)注水水溫為40-60攝氏度，壓力值達(dá)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(xì)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(shù)，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(shù)表面處理技術(shù)主要是利用物理或化學(xué)方法使管道表面鈍化，從而達(dá)到防腐蝕的效果。常用的處理方法就是在系統(tǒng)表層鍍上一層不易被腐蝕的物質(zhì)，相當(dāng)于給管道表面添加了一層保護(hù)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(xué)腐蝕反應(yīng)。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(xué)方法，例如在水中添加適量的化學(xué)除氧劑。陰極保護(hù)法也是電化學(xué)保護(hù)的一種重要的化學(xué)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(jīng)被廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果。

2.3采用防腐蝕涂料環(huán)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(yīng)用。為了達(dá)到更好的效果，科學(xué)家研究出具有更好的防腐性能的重防腐蝕環(huán)氧粉末涂料，該涂料具有防腐性能優(yōu)良，附著力強，硬度高等特點。針對油田高溫污水腐蝕，科學(xué)家研究出一種名為H87環(huán)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(zhì)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(nèi)的細(xì)菌與微生物滋生，使水中細(xì)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(chǎn)生抗體，如果細(xì)菌與微生物對殺菌劑產(chǎn)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(xì)菌進(jìn)行清除。介質(zhì)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(yán)重。我國中原油田產(chǎn)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(dá)200mg/l,碳酸氫根含量一般在200-600mg/l范圍內(nèi),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(xiàn)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(hù)和管理近年來，隨著我國科技的不斷發(fā)展，高分子化學(xué)領(lǐng)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(yīng)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(yōu)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(yù)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(hù)和管理工作，平時要對管道定期排查，如果發(fā)現(xiàn)問題，要立即對管道進(jìn)行更換，避免出現(xiàn)石油泄漏現(xiàn)象。油田注水管道腐蝕是石油資源開發(fā)和利用過程中常見的問題，據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)我國的大部分油田注水管道都存在著腐蝕問題，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，三次采油方式逐漸出現(xiàn)，管道腐蝕情況如果不及時治理很可能有進(jìn)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(guān)的防腐工作帶來參考。

參考文獻(xiàn)

[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(hù)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(xiàn)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