長(zhǎng)慶油田地面工藝系統(tǒng)防腐技術(shù)研究與應(yīng)用

崔建軍，關(guān)克明，陳康林，龍雄云，趙 莉，馮軍科，朱天明，武天納

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

長(zhǎng)慶油田第三采油廠隨著部分油田區(qū)塊進(jìn)入開發(fā)后期，含水上升引起了管線被腐蝕的現(xiàn)象加劇，管線破漏頻繁，嚴(yán)重困擾老油田的正常生產(chǎn)工作。傳統(tǒng)的防腐工藝雖然能夠有效的抑制低含水原油的腐蝕作用，但是對(duì)高含水原油的腐蝕作用卻是效果甚微，在這種情況下，就需要去探索一種新型的防腐工藝，以滿足油田開發(fā)后期高含水原油的防腐蝕要求。經(jīng)過多方努力，研究并應(yīng)用了HCC纖維防腐蝕工藝，在高含水原油防腐蝕方面取的了較好的效果，延長(zhǎng)了管線使用壽命，提高了油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 地面工藝系統(tǒng)腐蝕特性

1.1 外腐蝕特性

土壤腐蝕的本質(zhì)是電解質(zhì)腐蝕，是由電化學(xué)反應(yīng)引起的失電子過程。土壤中的含氧量、含水量、氯離子濃度、溫度等等，都會(huì)對(duì)金屬的腐蝕過程造成影響。由于影響因素太多，難以一一界定，因此，一般采用較為簡(jiǎn)便的土壤電阻率來評(píng)價(jià)土壤的腐蝕程度，

規(guī)范SY0007-1999《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，規(guī)定了土壤腐蝕性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 一般地區(qū)土壤腐蝕性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 采油三廠主要區(qū)塊電阻率

由于采油三廠區(qū)域內(nèi)土質(zhì)單一，從大的方面看，難以形成“大原電池”腐蝕結(jié)構(gòu)；另一方面，含水量少，植被稀疏，土質(zhì)本身的腐蝕性不高，因此，總體上，土壤腐蝕性較弱。

1.2 內(nèi)腐蝕特性

在油區(qū)，內(nèi)介質(zhì)腐蝕包含了水腐蝕、原油腐蝕、天然氣腐蝕。在設(shè)備和管道內(nèi)部，腐蝕主要和介質(zhì)的含水量相關(guān)，水作為腐蝕媒介，含水量越大，腐蝕越明顯。同時(shí)，含氧量、溫度、SO42-濃度、硫酸鹽還原菌數(shù)量、含硫量等等，均對(duì)腐蝕的過程產(chǎn)生重要影響

表3 管道及儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)腐蝕性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

管線內(nèi)介質(zhì)的腐蝕，除了因?yàn)楹?、含硫等因素造成的常?guī)腐蝕外，還存在焊口加劇管線腐蝕等特點(diǎn)。單根預(yù)制的管線，在焊接破壞處易集中形成腐蝕原電池，出現(xiàn)“大陰極小陽(yáng)極”結(jié)構(gòu)，加速電化學(xué)腐蝕。陜北地區(qū)地形復(fù)雜，管線鋪設(shè)起伏很大，在現(xiàn)有的設(shè)備條件下單根管線內(nèi)防腐補(bǔ)口很難實(shí)現(xiàn)，接口處處于無保護(hù)狀態(tài)，受到嚴(yán)重腐蝕。

污水罐內(nèi)腐蝕特點(diǎn)：油田污水中含有的溶解氧能加速腐蝕。SRB腐蝕。罐內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)越慢越容易滋生SRB。SRB的存在進(jìn)一步加快了腐蝕速率。長(zhǎng)慶油田水質(zhì)礦化度高、pH值低，不但Cl-含量很高，同時(shí)含有一定量的SO42-、HCO3-等。酸性環(huán)境使腐蝕更加嚴(yán)重。

2 地面工藝系統(tǒng)防腐

2.1 加大新型防腐工藝技術(shù)（HCC防腐技術(shù)）的應(yīng)用

2.1.1 HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)工藝原理HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)依據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、化學(xué)性質(zhì)、工作壓力及管線的技術(shù)狀況,利用高壓空氣推動(dòng)擠涂器在管道內(nèi)受壓變形，擠涂料從擠涂器于管壁之間溢出。并在尾端添加控速裝置使擠涂器前后的氣壓差達(dá)到一個(gè)負(fù)壓平衡的狀態(tài)，擠涂器在管道之中行進(jìn)速度保持平衡，維持在1～2 m/s。這樣一來保證了涂層均勻、連續(xù)，從整體上提高了涂層的質(zhì)量。從而達(dá)到防腐、保護(hù)管線的目的。

2.1.2 HCC防腐技術(shù)適用條件 HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯，它是以防腐性能優(yōu)異的雙酚A環(huán)氧樹脂為基體樹脂，有機(jī)纖維為增強(qiáng)體，所以其表現(xiàn)出的防腐、力學(xué)性能都很優(yōu)異，在嚴(yán)苛的酸、堿、鹽腐蝕環(huán)境下可長(zhǎng)期使用。耐腐蝕性好、力學(xué)性能好、硬度大、耐磨性好、使用時(shí)間長(zhǎng)。

2.1.2.1 防腐性能 經(jīng)GB/T1763、GB/T1733（乙法）、GB/T1771、SY/T0442檢測(cè)各種腐蝕介質(zhì)的耐受情況如下：耐化學(xué)穩(wěn)定性（干膜厚度=500 μm）置于10%NaOH、10%H2SO4、3%NaCl中分別 90 d，防腐層完整、無起泡、無脫落、幾乎無質(zhì)量損失。耐含油污水（100℃，1 000 h）防腐層完整、無起泡、無脫落、幾乎無質(zhì)量損失。耐原油（80℃，30 d）防腐層完整、無起泡、無脫落、幾乎無質(zhì)量損失。

2.1.2.2 力學(xué)性能 由于纖維體系的引入，有效的改變了傳統(tǒng)防腐涂料的力學(xué)性能差的缺點(diǎn)。

2.1.3 應(yīng)用范圍 油田供水管道防腐；油田清水注水管道防腐；油田輸油管道防腐；部分化學(xué)介質(zhì)的輸送管道、設(shè)備防腐；特別適用于：油田污水供水、注水管道防腐；含水較高的輸油管道防腐；油田各類輸油、輸水舊管線的修復(fù)。

表4 HCC防腐技術(shù)力學(xué)性能表

2.2 化學(xué)防腐延緩地面工藝系統(tǒng)腐蝕

集輸管線的安全運(yùn)行與否直接影響油田的正常生產(chǎn)。根據(jù)開發(fā)層系的不同，針對(duì)腐蝕嚴(yán)重結(jié)垢嚴(yán)重的站點(diǎn)、井組，采用了“端點(diǎn)加藥,管道緩蝕緩垢”的方法,將適當(dāng)濃度的緩蝕劑、阻垢劑輸入管線中防腐除垢,例如盤古梁油田長(zhǎng)6層采出水中含有大量鋇、鍶離子，注入水以及部分地層水中富含SO42-，地面管線結(jié)垢嚴(yán)重。為了有效阻止硫酸鋇鍶垢形成，盤古梁作業(yè)區(qū)使用了主要成分為復(fù)合羧酸類聚合物的鋇鍶阻垢劑LSBIII，通過對(duì)盤39-28增、盤38-38增、盤 34-33增、盤60-21增壓點(diǎn)在投加鋇鍶阻垢劑前后的加熱爐進(jìn)出口壓力、觀察管線結(jié)垢照片對(duì)比分析，鋇鍶阻垢劑對(duì)鋇鍶垢的形成起到了有效的防治作用，有效緩解鋇鍶垢的形成，延長(zhǎng)管線的使用壽命。

2.3 加大非金屬管材應(yīng)用力度

長(zhǎng)慶油田第三采油廠隨著部分油田區(qū)塊進(jìn)入開發(fā)后期，含水上升引起了管線被腐蝕的現(xiàn)象加劇，管線破漏頻繁，嚴(yán)重困擾老油田的正常生產(chǎn)工作。金屬管線對(duì)高含水原油的腐蝕作用卻是效果甚微，在這種情況下，加大非金屬管線應(yīng)用力度，以滿足油田開發(fā)后期高含水原油的防腐蝕要求。延長(zhǎng)了管線使用壽命，提高了油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 規(guī)范、優(yōu)化防腐技術(shù)要求，適應(yīng)油田開發(fā)需求

2.4.1 新建站內(nèi)管線防腐要求 集輸系統(tǒng)管徑≥DN100，注水系統(tǒng)管徑≥DN80，內(nèi)防腐統(tǒng)一采用HCC加強(qiáng)級(jí)防腐，涂層干膜總厚度不小于500 μm；外防腐統(tǒng)一采用環(huán)氧煤瀝青特加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于600 μm，補(bǔ)口結(jié)構(gòu)同管道本體。

站內(nèi)埋地管線：集輸系統(tǒng)管徑＜DN100，注水系統(tǒng)管徑＜DN80，原則上不做內(nèi)防；外防腐統(tǒng)一采用環(huán)氧煤瀝青特加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于600 μm，補(bǔ)口結(jié)構(gòu)同管道本體。

凈化油管線不計(jì)管徑，無需內(nèi)防腐，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于300 μm。

2.4.2 新建站外管線防腐要求 輸送原油含水為40%～80%各類管線：內(nèi)防腐采用EP普通級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于200 μm。外防腐采用環(huán)氧煤瀝青普通級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于200 μm。特殊段（跨越、穿越段）采用環(huán)氧煤瀝青特加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于600 μm。管徑＜DN100，補(bǔ)口采用聚乙烯膠粘帶加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)；管徑≥DN100，補(bǔ)口采用聚乙烯熱縮套（黃夾克管線）。

表5 非金屬管線特性及費(fèi)用表

輸送原油含水大于80%各類管線：內(nèi)防腐采用HCC加強(qiáng)級(jí)防腐，涂層干膜總厚度不小于500 μm；外防腐統(tǒng)一采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于300 μm。

凈化油管線不計(jì)管徑，無需內(nèi)防腐，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)，涂層干膜總厚度不小于300 μm。

清水管線防腐：管徑＜DN65不做內(nèi)防腐處理，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)，總厚度不小于2 mm，補(bǔ)口結(jié)構(gòu)同管道本體。管徑≥DN65外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)，總厚度不小于2 mm，內(nèi)防腐采用EP加強(qiáng)級(jí)，底漆兩道、面漆兩道，總厚度不小于200 μm。

采出水回注管線防腐：不計(jì)管徑大小，內(nèi)防腐采用HCC加強(qiáng)級(jí)，涂抹四遍，總厚度不小于500 μm，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)，總厚度不小于2 mm，補(bǔ)口結(jié)構(gòu)同管道本體。

供水管線防腐：管徑≥DN80，內(nèi)防腐采用無毒飲用水防腐，底漆兩道、面漆兩道，總厚度不小于200 μm；外防腐采用環(huán)氧煤瀝青加強(qiáng)級(jí)，總厚度不小于2 mm，補(bǔ)口結(jié)構(gòu)同管道本體。

2.5 加強(qiáng)防腐工藝施工監(jiān)督提高施工質(zhì)量

針對(duì)地面工藝系統(tǒng)存在問題，除了選擇正確的防腐工藝，施工質(zhì)量同樣重要，若施工質(zhì)量無法保障同樣影響地面工藝系統(tǒng)使用壽命。罐內(nèi)壁的防腐，難點(diǎn)是罐內(nèi)附件的除銹問題，施工不易，容易產(chǎn)生缺陷。補(bǔ)口是管道防腐結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，涂層的固化時(shí)間直接影響防腐質(zhì)量。環(huán)氧粉末補(bǔ)口宜選擇正規(guī)廠家，以保證質(zhì)量?！叭植牧希叻质┕ぁ?，施工應(yīng)該是防腐工程質(zhì)量的關(guān)鍵。于油田各站場(chǎng)埋地管道防腐，站外集油管線以及較大管徑的水管線的外防腐，是主要的外防腐手段。再生橡膠防腐層主要應(yīng)用于站外單井管線及小口徑的注水、給排水管線。

3 結(jié)論

（1）目前在采油三廠環(huán)氧煤瀝青結(jié)構(gòu)大量地應(yīng)用

（2）建議污水罐內(nèi)防腐結(jié)構(gòu)仍采用油田常規(guī)做法，采用環(huán)氧樹脂玻璃鋼加強(qiáng)級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐，對(duì)于部分區(qū)塊，積極攻關(guān)先進(jìn)、適用、可操作性強(qiáng)的防腐方式，并遵循先試驗(yàn)再推廣的原則，以促進(jìn)我油田防腐技術(shù)的發(fā)展。

（3）HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐的應(yīng)用是一項(xiàng)嶄新的措施，對(duì)管線的運(yùn)行效果有很大的改善。HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐由于是試驗(yàn)運(yùn)行，安裝地點(diǎn)較少，今后繼續(xù)推廣應(yīng)用HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐技術(shù)，形成規(guī)模，把HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐的效能發(fā)揮到最大。

（4）繼續(xù)對(duì)運(yùn)行多年的油氣管線加強(qiáng)檢查檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)采取措施進(jìn)行整改，進(jìn)一步提高管線運(yùn)行年限，節(jié)能降耗；確保油氣管道能實(shí)現(xiàn)安全合理有效的運(yùn)行。

（5）內(nèi)襯法舊管線修復(fù)技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單,便于操作,耐腐蝕性較強(qiáng),造價(jià)只有新管線的五分之一,且長(zhǎng)遠(yuǎn)效益好,但由于目前施工工藝不能解決三通彎頭的內(nèi)襯,同時(shí)檢測(cè)設(shè)備不完善,對(duì)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)無法直觀檢查,是該技術(shù)的不足。

（6）根據(jù)HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐技術(shù)在紅井子、油房莊作業(yè)區(qū)的運(yùn)行情況，可以考慮在寧定老油田推廣使用該項(xiàng)技術(shù)。

[1]楊全安 .油田腐蝕檢測(cè)及防治技術(shù)[M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.

[2]王勇，朱天壽，等.長(zhǎng)慶油田防腐技術(shù)[G］.西安：長(zhǎng)慶油田資料，2006.

[3]王春生.HCC內(nèi)防腐技術(shù).西安：陜西天元防腐責(zé)任有限公司.