中亞某油田回注水腐蝕性分析及治理措施

王 亮 劉德海 袁志坤 劉守檁 汪海波 楊朝暉

（1.青島鋼研納克檢測防護(hù)技術(shù)有限公司，山東 青島 266071 2.中油國際曼格什套公司，哈薩克斯坦 阿克套 130000）

中亞某油田回注水腐蝕性分析及治理措施

王 亮1 劉德海2 袁志坤2 劉守檁1 汪海波1 楊朝暉1

（1.青島鋼研納克檢測防護(hù)技術(shù)有限公司，山東 青島 266071 2.中油國際曼格什套公司，哈薩克斯坦 阿克套 130000）

采用靜態(tài)和動態(tài)分析法分析了中亞某油田回注水的腐蝕性，分析了其腐蝕等級為嚴(yán)重的主要原因，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況提出了腐蝕防護(hù)措施。

回注水 腐蝕 油田 治理措施

0 引言

在油氣田的開發(fā)過程中，腐蝕是一個普遍存在的問題，腐蝕多發(fā)生在油氣井管、套管及輸送、儲藏等環(huán)節(jié)的設(shè)備上，造成管道、集輸管線、儲罐的腐蝕穿孔泄露，不僅造成土壤、水污染，帶來修復(fù)更換的巨大工作量甚至油水井停產(chǎn)報(bào)廢，也日益成為威脅油氣安全生產(chǎn)、增產(chǎn)增效的突出問題。因此，找到不同介質(zhì)環(huán)境下腐蝕發(fā)生的影響因素，分析腐蝕過程原因及機(jī)理，總結(jié)以往的防腐蝕措施經(jīng)驗(yàn)，因地制宜地選用合理的防腐蝕方法，有效地提高油氣設(shè)備的使用壽命，對于整個石油工業(yè)的發(fā)展、保障能源安全具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略意義。

1 腐蝕概況

中亞某油田于1979年開始工業(yè)開發(fā)，1980年開始通過注水方式保持地層壓力。注水水源主要有油田污水、海水、地層水、以及伏爾加河工業(yè)用水。隨著油田的開發(fā)，綜合含水率呈上升趨勢。油田開采至今已有30多年，在石油開采和輸送過程中的油水管設(shè)備和集輸管線、儲罐等不同程度地遭受著腐蝕破壞，因腐蝕造成的損失愈來愈成為影響石油正常生產(chǎn)的制約因素。

該油田水系統(tǒng)腐蝕情況較為嚴(yán)重，我們針對水系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)儲罐、管道和注水井展開了調(diào)查。

1.1 儲罐

儲罐本體材質(zhì)為09Г2С-12，與我國Q295和09Mn2相當(dāng)，為低合金結(jié)構(gòu)鋼，錳含量為1.3%～1.7%，該種材質(zhì)塑性、韌性和可焊性較好；罐底板厚度為8mm，第一、二層壁板厚度分別為10mm和9mm。調(diào)查維修記錄發(fā)現(xiàn):通常3～7年儲罐的底板及側(cè)壁第一層和第二層壁板就要更換或者維修，新建儲罐有2年即發(fā)生泄漏的案例。圖1為罐底板上表面腐蝕形貌。可以看出，罐底板上表面腐蝕非常嚴(yán)重，局部有明顯的腐蝕坑，直徑約1cm，坑深大于3mm。

圖1 罐底板上表面腐蝕形貌

1.2 地面管線

注水管線材質(zhì)均為普通碳鋼，注水總管壁厚12mm，支管為8mm和10mm厚。注水管線為地面管線，外腐蝕輕微，內(nèi)腐蝕十分嚴(yán)重，管線的使用壽命為4～6年，個別管線使用1年后即發(fā)生穿孔泄漏。圖2為注水管線內(nèi)壁腐蝕失效形貌。由圖2可以看出在管內(nèi)底部出現(xiàn)明顯的溝槽狀腐蝕，局部已穿孔。

1.3 注水井

該油田注水井油管材質(zhì)等級為K55，外徑為73mm，厚度為5.5mm。注水井油管大部分都腐蝕比較嚴(yán)重，主要為油管自內(nèi)而外的腐蝕穿孔，另外，在部門絲扣處有明顯的局部腐蝕，甚至穿孔，油管腐蝕形貌如圖3所示。

圖2 注水管線內(nèi)壁腐蝕失效形貌

圖3 注水井油管腐蝕形貌

2 回注水腐蝕性研究

為了研究回注水的腐蝕性，采用現(xiàn)場靜態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)室動態(tài)分析的方法進(jìn)行研究，并與油田用腐蝕掛片測得的腐蝕速率進(jìn)行了對比。

2.1 靜態(tài)分析

利用CMB-2510A型便攜式腐蝕測試儀在該油田的12個注水站對回注水腐蝕性進(jìn)行了現(xiàn)場靜態(tài)測試，測試結(jié)果如表1所示。從表1評級結(jié)果可以看出，11個注水站的回注水的腐蝕性等級為高或者嚴(yán)重，評級參照標(biāo)準(zhǔn)SY/T0026-1999[1]。

表1 回注水靜態(tài)腐蝕速率測試記錄表

2.2 動態(tài)分析

選取3#、5#、7#、9#注水站水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室動態(tài)分析，利用電化學(xué)工作站極化曲線法測試溶液的腐蝕速率，測試過程（整個實(shí)驗(yàn)體系為敞口開放式）中溶液在攪拌狀態(tài)下，控制流動速率在1m/s。測定的極化曲線如圖4所示。利用測定腐蝕速率的極化曲線外推法得出試驗(yàn)材料每種腐蝕介質(zhì)條件下的腐蝕電流密度，再轉(zhuǎn)化為腐蝕速率，如表2所示。

表2 回注水動態(tài)腐蝕速率測試記錄表

圖4 3#、5#、7#、9#注水站水樣動態(tài)法極化曲線

2.3 腐蝕掛片

表3為油田工作人員用腐蝕掛片計(jì)算得出的腐蝕速率。從表3中數(shù)據(jù)和表1、2對比可以看出，動態(tài)法測得的腐蝕速率與掛片法測得的腐蝕速率接近，而靜態(tài)法測得的腐蝕速率比與掛片法測得的腐蝕速率小很多，且無明顯相關(guān)性。由此可見，流速是影響回注水腐蝕性的重要因素，該結(jié)果也從側(cè)面說明，溶解氧的擴(kuò)散速率是影響注水管線在回注水中腐蝕的重要影響因素，與楊朝暉[2]等人研究的注水井油管內(nèi)壁主要為氧腐蝕的研究結(jié)果一致。

表3 掛片法腐蝕速率記錄表

3 治理措施

由于回注水系統(tǒng)的腐蝕的發(fā)生主要受陰極過程控制，主要的陰極去極化劑為氧，只要將回注水的氧含量控制在一定范圍內(nèi)，即可使腐蝕速率大大降低。但該國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對回注水中的含氧量要求比較寬泛，且原油處理過程為開式流程，降低氧含量的處理方式操作難度大，投資費(fèi)用高，難以實(shí)現(xiàn)。但可以從以下方面來降低因回注水的強(qiáng)腐蝕性導(dǎo)致的危害:

（1）緩蝕劑。選擇合適的緩蝕劑和適當(dāng)?shù)募幼⒎绞剑摲椒山档驼麄€回注水系統(tǒng)及采油系統(tǒng)的腐蝕速率；

（2）陰極保護(hù)。針對投資較高、維修不便的腐蝕嚴(yán)重部位，實(shí)施陰極保護(hù)，例如注水罐、油水井管和抽油桿；

（3）玻璃鋼管。對于壓力較低的集輸管線，用玻璃鋼管代替鋼管。

[1] 高峰等. SY/T 0026-1999,水腐蝕性測試方法[S].北京:國家石油和化學(xué)工業(yè)局,1999.

[2] 楊朝暉, 于鴻江, 李健, 黃濤, 郭勇, 李向陽. 海外大型油田油水井鋼管的腐蝕機(jī)理[J].鋼鐵研究學(xué)報(bào),2015,27(5):50-54.

Corrosion Inspection of Re-injection Water and Solution in Central Asia

WANG Liang1, LIU De-hai2, YUAN Zhi-kun2, LIU Shou-lin1, WANG Hai-bo1, YANG Zhao-hui1
(1.Qingdao NCS Testing & Corrosion Protection Technology Co., Ltd. Qingdao 266071 China; 2. PetroChina International Mangistau Company, Aktau 130000 China)

Static analysis and dynamic analysis methods were adopt to research the corrosiveness of the re-injection water, the mechanisms were analyzed, and the corrosion protection methods were provided according to the actual situation.

re-injection water; corrosion; oilfeld; solution

TE38

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.11.061.03

王亮（1984年-），男，山東曲阜人，工程師，碩士，主要從事石油化工裝置與埋地管道的腐蝕檢測及防護(hù)工作。