石油生產(chǎn)中腐蝕的原因及緩蝕劑的應(yīng)用

于國棟 楊梅(天津市濱海新區(qū)大港油田第三采油廠,天津 300280)

隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油對于國家工業(yè)的發(fā)展越來越重要，人們對石油的需求量越來越大。正因如此，油田的開采量也不斷增加。在開采過程中，常有采出水產(chǎn)生。這些水的成分相當(dāng)復(fù)雜，雖然是以水為主，但是其中還有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體。因此在運(yùn)輸過程中，容易對管道造成酸性腐蝕，后果極其嚴(yán)重。而且油井越深，采出水的成分以及環(huán)境因素就越復(fù)雜，若不采取一套可行的防腐措施，腐蝕造成的影響將會更加嚴(yán)重。在近幾年的石油開發(fā)過程中，緩蝕劑的運(yùn)用使腐蝕情況大大降低；更因其具有便利性、高效性、低成本性等突出優(yōu)點(diǎn)，使其受到人們的重視并快速發(fā)展，成為現(xiàn)階段石油工業(yè)中防腐蝕的主要工具，對整個生產(chǎn)過程具有十分重要的意義。

1 石油工業(yè)中常見的腐蝕

在石油工業(yè)中，腐蝕的部位有很多，其中能造成主要影響的有以下幾個方面：

1.1 集輸系統(tǒng)的腐蝕

在集輸過程中，由于原油中的采出水含有氧氣、二氧化碳、硫化氫以及硫酸鹽等物質(zhì)，同時也含有大量微生物。這些成分的綜合作用下，使得集輸管線內(nèi)部更容易出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，而且管道輸送過程中速度越慢，腐蝕越嚴(yán)重。另外，由于原油的燃燒產(chǎn)物是SO2和SO3，二者與水蒸氣反應(yīng)后生成H2SO3和H2SO4，這些成分又進(jìn)一步使加熱爐受到腐蝕，后果十分嚴(yán)重。

1.2 鉆井系統(tǒng)的腐蝕

在油田開發(fā)過程中，鉆井設(shè)備腐蝕無處不在。在開采過程中，對腐蝕造成主要影響的是所開采的地層流體中的成分。由于氧氣溶于鉆井液中使得開采過程中鉆井設(shè)備易與氧氣發(fā)生反應(yīng)；同時由于鉆井液中硫化細(xì)菌等微生物的存在，使得在開采過程中產(chǎn)生硫化氫氣體，溶于水后生成硫酸和亞硫酸；CO2的影響依然無法忽視。這些都導(dǎo)致了鉆井設(shè)備在開采過程中對電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。

同時，由于開采過程中，鉆壓、泵壓等都會產(chǎn)生極高的應(yīng)力，由此會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。在應(yīng)力腐蝕和電化學(xué)腐蝕的雙重作用下，使得鉆井內(nèi)部鉆桿腐蝕加劇，影響很大。

2 腐蝕的主要類型

在石油生產(chǎn)過程中，腐蝕的產(chǎn)生是受到多方面因素影響的。其中主要有以下幾種類型：

2.1 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕是指金屬和電解質(zhì)接觸，組成兩個電極，進(jìn)而組成腐蝕原電池。在石油工業(yè)中，金屬具有種類不同、內(nèi)應(yīng)力有差別以及表面光潔度存在差異外，采出水作為電解液，成分也是多種多樣。這些都為電化學(xué)腐蝕提供了良好的條件。因此，在整個過程中，金屬自身形成陽極和陰極，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

2.2 酸性氣體腐蝕

酸性氣體主要包括硫化氫和二氧化碳，他們都是開采過程中的伴隨產(chǎn)物。硫化氫溶于采出水中，生成硫酸和亞硫酸，配合溶解氧，會造成十分嚴(yán)重的腐蝕。另外二氧化碳作為常見的酸性氣體，溶于水中生成碳酸。碳酸根與鐵離子反應(yīng)，形成少量松軟且不致密的碳酸鐵膜，這些使得電位出現(xiàn)電位差，造成局部腐蝕。

2.3 溶解O2腐蝕

氧腐蝕作為最常見的腐蝕，是通過水和氧氣與金屬發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕的情況。由于界面處水可得到氧氣補(bǔ)給，而下層反應(yīng)卻無法得到，導(dǎo)致氧氣濃度差的形成。不同程度的氧化反應(yīng)，使得鉆井上下進(jìn)一步形成了濃度差腐蝕。

3 緩蝕劑的應(yīng)用

緩蝕劑種類多種多樣，一般分為兩大類：按照抑制反應(yīng)機(jī)理分類以及按緩蝕劑在金屬表面形成保護(hù)膜的機(jī)理分類。接下來本文將對這些緩蝕劑應(yīng)用進(jìn)行介紹。

3.1 有機(jī)磷酸類緩蝕劑的應(yīng)用

有機(jī)膦酸類緩蝕劑的作用機(jī)理主要依靠磷酸分子中的磷?；?，它與鈣鎂鋁鐵等金屬離子反應(yīng)，生成難溶于水的磷酸鹽，磷酸鹽貼在金屬表面使金屬與外部環(huán)境隔離，達(dá)到防腐蝕的目的。這種緩蝕劑應(yīng)用十分廣泛，可用于石油生產(chǎn)中的開采環(huán)節(jié)，并且在其他行業(yè)中也受到歡迎。然而這類緩蝕劑雖然效果不錯，淡水由于其中含有磷元素，對水源造成污染后，會引起赤潮的現(xiàn)象，對水源造成污染。因此如不適當(dāng)使用，后果極其嚴(yán)重。

3.2 咪唑啉類緩蝕劑的應(yīng)用

咪唑啉類緩蝕劑中含有與氮成鍵的支鏈和碳氧支鏈等，同時具有親油性，易溶于油中。其中氮、氧原子容易與金屬形成配位鍵，產(chǎn)生吸附性，吸附在金屬的表面。吸附之后，金屬電性發(fā)生改變，表面能量逐漸穩(wěn)定，使得腐蝕所需要的活化能升高，從而在一定程度上抑制了腐蝕的發(fā)生。在實(shí)際使用中，咪唑啉類緩蝕劑對碳鋼等金屬具有很好的防腐效果，在石油生產(chǎn)中受到廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

在石油工業(yè)中，腐蝕現(xiàn)象常常發(fā)生，由此引發(fā)的損失和后果都十分嚴(yán)重。緩蝕劑的使用，大大降低了腐蝕現(xiàn)象造成的危害。同時在將來的發(fā)展過程中，緩蝕劑定會成為防腐的重要工具，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的分析測試儀器和計(jì)算機(jī)以及寶貴的使用經(jīng)驗(yàn)，得到更大的發(fā)展。

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