史家灣區(qū)塊注水系統(tǒng)腐蝕機(jī)理研究及治理對(duì)策

吳宏偉(長慶油田分公司第五采油廠，陜西 榆林 718600)

由于史家灣區(qū)塊水質(zhì)成分復(fù)雜，含有較高濃度的HCO32-、Cl-、SO42-等侵蝕性離子，同時(shí)還含有大量的Ca2+、Mg2+、Ba2+/Si2+等成垢離子，造成井、站、管網(wǎng)腐蝕結(jié)垢，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)，造成很大經(jīng)濟(jì)損失。

1 注水系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀

史家灣區(qū)塊建有史一注和史二注兩個(gè)注水站。污水注水井56口，注入污水主要來自聯(lián)合站處理后的采出水；清水注水井76口，注入水主要來自處理后的洛河層水。

注水管線腐蝕：2014年全區(qū)注水管線腐蝕刺漏共發(fā)生77次，腐蝕產(chǎn)物以硫化物為主。注水井管串腐蝕：注入處理污水注水井油管腐蝕非常嚴(yán)重，部分井表現(xiàn)出全井管腐蝕；注入清水的注水井管柱也存在個(gè)別腐蝕情況，但腐蝕主要以電化學(xué)腐蝕為主。

2 注水系統(tǒng)水質(zhì)分析

2.1 離子組成情況

表1：注水水質(zhì)離子組成數(shù)據(jù)表

從表1水質(zhì)化驗(yàn)分析來看，可以得到以下結(jié)論：

（1）各監(jiān)測點(diǎn)水樣中礦化度均較高（2467mg/L-31648mg/L），回注污水的礦化度普遍高于洛河層清水的礦化度；

（2）污水中的Cl-離子含量較高，高達(dá)1×104mg/L以上；洛河層清水的Cl-離子含量為926mg/L-1737mg/L，相對(duì)較低；

（3）各監(jiān)測點(diǎn)水樣中均含有HCO32-、SO42-等離子，既會(huì)導(dǎo)致結(jié)垢，也會(huì)引起腐蝕；

（4）各監(jiān)測點(diǎn)水樣的pH值范圍為6.0-6.5，呈弱酸性，存在一定的酸性腐蝕；

2.2 細(xì)菌分布情況

表2：不同監(jiān)測點(diǎn)細(xì)菌組成情況

從表2監(jiān)測數(shù)據(jù)中看以看出，各監(jiān)測點(diǎn)的FB均超標(biāo)嚴(yán)重，除史150-99配水間以外，SRB和TGB均保持在合理范圍之內(nèi)。

2.3 腐蝕速率情況

表3：不同監(jiān)測點(diǎn)腐蝕速率

從表3數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論：

（1）史一注處理后的水腐蝕速率較小，但由于注水管線常年回注污水，管線內(nèi)細(xì)菌滋生，導(dǎo)致回注水到達(dá)配水間后腐蝕速率大幅上升；

（2）區(qū)塊腐蝕速率均大于0.025mm/a，屬于中度腐蝕；注清水注水井腐蝕速率普遍高于注污水注水井。

3 注入水腐蝕原因分析

3.1 高含量Cl-介質(zhì)中的垢下腐蝕

區(qū)塊回注污水Cl-含量較高，Cl-是活性陰離子，穿透能力極強(qiáng)，可向垢下遷移，使垢下介質(zhì)酸化，加速垢下腐蝕，直至穿孔。

3.2 低pH值介質(zhì)中的酸性腐蝕

區(qū)塊回注水pH值為6.5左右，呈酸性，存在酸性腐蝕。因此，提高注入水的pH值，可以解決酸蝕問題，但不一定能解決其他腐蝕類型。

3.3 CO2遇水后的電化學(xué)腐蝕

CO2可以溶解在水中，生成H2CO3，引起電化學(xué)腐蝕。另外，CO2的腐蝕產(chǎn)物碳酸氫鹽易溶于水，不易形成保護(hù)膜，因此，隨CO2含量增加，腐蝕速率增加的非?？?。

3.4 H2S遇水后的電化學(xué)腐蝕

H2S氣體主要來源于地層和SRB。H2S遇水會(huì)發(fā)生電離，釋放出的H+離子在陰極奪取電子，促使陽極Fe發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為Fe3S4、FeS2、FeS等。

3.5 SRB、TGB和FB聯(lián)合作用下的垢下腐蝕

注水泵入口處水中存在SRB、TGB和FB，從測定結(jié)果來看，F(xiàn)B超標(biāo)，SRB個(gè)別時(shí)間超標(biāo)。SRB可使硫酸鹽還原成硫化物，硫化物與介質(zhì)中的碳酸等作用生成H2S，進(jìn)而與Fe反應(yīng)生成硫化鐵，加速管道腐蝕。FB和TGB都能夠產(chǎn)生大量粘液并附著在金屬表面，造成孔道堵塞；同時(shí)它們又是好氧菌，能給SRB提供局部厭氧區(qū)，加劇其腐蝕。

4 緩蝕劑室內(nèi)篩選實(shí)驗(yàn)

為了找出能普遍適用于史家灣區(qū)塊的緩蝕劑，挑選了11種藥劑進(jìn)行了初選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)濃度分為40ppm和80ppm兩種。

表4：緩蝕劑初選結(jié)果

綜合分析，西安三維公司的1#緩蝕劑在兩個(gè)濃度下緩釋率較高，且波動(dòng)較小，比較適于現(xiàn)場應(yīng)用。

5 緩蝕劑加藥制度

根據(jù)前述分析，選取三維1#緩蝕劑進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，加藥濃度暫定40ppm,每天加藥。日加藥量（kg）（按40ppm計(jì)算）：=日處理污水量×40×10-3kg/m3。

目前，史一注水站日處理水量為700m3，史二注水站日處理水量為1500m3。 按照40ppm的加藥濃度計(jì)算，史一注日加藥量為28kg，史二注日加藥量為60kg，因此，注水系統(tǒng)日加藥量為88kg

6 結(jié)語

6.1 史家灣區(qū)塊注水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，Cl-、細(xì)菌和H2S是導(dǎo)致腐蝕的主要原因。

6.2 回注污水中SRB和FB超標(biāo)，洛河層清水中FB超標(biāo)。因此，回注污水中所用殺菌劑應(yīng)以清除SRB和FB為主，洛河層清水所用殺菌劑以清除FB為主。

6.3 各緩蝕劑在兩種濃度下均有一定程度的緩蝕效果，但大部分藥劑僅在一種濃度下有效果，而在另一種濃度下卻無效果或效果不好，僅三維1#緩蝕劑在兩種濃度下，緩蝕率均在70%左右，因此，將選取三維1#緩蝕劑進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用。

6.4 史一注注水泵入口處水腐蝕速率較小，但由于管線常年回注污水，管線內(nèi)細(xì)菌滋生，導(dǎo)致配水間水質(zhì)變差，腐蝕速率大幅上升，因此，要解決注水系統(tǒng)腐蝕問題，除了注重注水泵入口處水質(zhì)達(dá)標(biāo)外，還應(yīng)定期對(duì)注水管線進(jìn)行清洗，確保最終到達(dá)注水井的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

6.5 目前采用的是靜態(tài)法腐蝕速率測試工藝，不能完全代表現(xiàn)場實(shí)際情況，因此有必要對(duì)管線進(jìn)行改造，安裝掛片器，實(shí)現(xiàn)腐蝕速率的現(xiàn)場實(shí)測。