采油廠油氣開采和集輸系統(tǒng)腐蝕預(yù)測(cè)研究

王先民 程江 張榮奇

摘 要：腐蝕問題一直以來都是采油廠油氣開采和集輸系統(tǒng)過程中的常見問題，目前導(dǎo)致集輸系統(tǒng)腐蝕的主要原因有氯離子濃度高，碳酸氫離子比較低，并且如果單井中含有硫離子和二氧化碳，將會(huì)導(dǎo)致腐蝕問題更加復(fù)雜。本文將主要通過對(duì)大慶油田采油廠的集輸系統(tǒng)的產(chǎn)出水，原油以及污水進(jìn)行腐蝕調(diào)查研究，通過分析得出導(dǎo)致集輸系統(tǒng)發(fā)生腐蝕的主要原因，并且得出分析結(jié)論，希望對(duì)日后的工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：采油廠；油氣開采；集輸系統(tǒng)；腐蝕預(yù)測(cè)

自從大慶油田開發(fā)以來，地面的各種管道線路以及設(shè)備都出現(xiàn)了不同程度的腐蝕，如果采油廠的集輸系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，那么將會(huì)嚴(yán)重影響油氣的質(zhì)量，但是由于更換新的地面管線或者設(shè)備將會(huì)花費(fèi)大量資金，不利于采用廠的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的，因此必須對(duì)集輸系統(tǒng)的腐蝕進(jìn)行預(yù)測(cè)研究，然后針對(duì)不同種類的腐蝕采用有效的措施來提高設(shè)備和管線的使用壽命，從而減少采油廠的支出。

一、腐蝕實(shí)驗(yàn)研究

在進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)的過程中，首先要選取具有代表性的水樣，然后對(duì)水樣進(jìn)行靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)測(cè)定，進(jìn)行靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)用到的主要方法是經(jīng)典失重法，在進(jìn)行完靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)之后，再經(jīng)營(yíng)靜態(tài)，動(dòng)態(tài)下腐蝕速率的測(cè)定，在進(jìn)行測(cè)定腐蝕速率的實(shí)驗(yàn)中用到的儀器主要是微分極化腐蝕測(cè)試儀。通過對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)腐蝕的速率主要受氯離子濃度和碳酸氫離子濃度的影響，而當(dāng)氯離子濃度高，碳酸氫離子濃度低時(shí)發(fā)生腐蝕的速率最快。通過對(duì)大慶油田采油廠的水樣進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)雖然水樣的總礦化度比較低，但是存在著一種氯離子濃度高，碳酸氫離子濃度低的態(tài)勢(shì)，所以目前采油廠集輸系統(tǒng)的腐蝕問題很嚴(yán)重，并且這種腐蝕主要是均勻腐蝕和潰瘍腐蝕。另外，如果影響腐蝕速度的原因還有空氣中的氧氣濃度和空氣的攪拌速度。原油中是否有油包水是影響碳鋼腐蝕速率的原因，因?yàn)槿绻椭袥]有油包水，那么碳鋼基本不腐蝕或者腐蝕的速率很低，如果原油中存在著油包水，那么腐蝕的速率很大，且呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。水質(zhì)查的單井和含硫化物的單井腐蝕速率都比較快，因此，采油廠應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這些單井重視，積極采取相應(yīng)的的腐蝕防護(hù)措施。

二、腐蝕實(shí)驗(yàn)分析

1、水質(zhì)分析

通過對(duì)大慶油田采油廠的水質(zhì)進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的總礦化度比較高，如果水質(zhì)中具有高濃度的氯離子和碳酸氫離子，那么這兩種離子將會(huì)發(fā)生反應(yīng)，最終導(dǎo)致碳鋼在發(fā)生均勻腐蝕的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生嚴(yán)重的局部腐蝕而導(dǎo)致穿孔。但是，通過對(duì)我們采油廠的水質(zhì)進(jìn)行分析我們發(fā)現(xiàn)氯離子濃度高，但是碳酸氫離子濃度卻很低，由此可見氯離子是導(dǎo)致采油廠集輸系統(tǒng)腐蝕的主要原因，另外產(chǎn)出水的溫度適宜，由于存在著硫離子和氧氣，所以集輸系統(tǒng)的腐蝕將會(huì)更加嚴(yán)重。

3、腐蝕產(chǎn)物分析

通過對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)大慶油田采油廠的腐蝕產(chǎn)物主要是三氧化二鐵和碳酸鈣。腐蝕產(chǎn)物不同，那么導(dǎo)致腐蝕的原因也不一樣，大慶油田采油廠導(dǎo)致腐蝕的原因主要是氯離子和氧氣發(fā)生反應(yīng)，然后形成棕黃色的繡層表面，內(nèi)層主要為灰黑色疏松物。

3、電化學(xué)測(cè)量

在進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量的過程中，我們用到的是332系統(tǒng)，并且在室溫的環(huán)境下進(jìn)行，在測(cè)量過程中，發(fā)現(xiàn)了陽極極化時(shí)，在不同的水質(zhì)中，電解表面的溶解形態(tài)也會(huì)不同。腐蝕產(chǎn)物或者體系中的某些離子都會(huì)不會(huì)對(duì)速率有明顯的影響。陰極反應(yīng)過程不僅有水中的氧氣參與，而且還有水中的氧化物參與，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)生的腐蝕情況，如果要判斷發(fā)生腐蝕的原因不僅需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的問題，速率，腐蝕的現(xiàn)象，而且還需要根據(jù)水中的氧含量和水質(zhì)成分的波動(dòng)情況進(jìn)行判斷。

三、結(jié)論

1、大慶油田油井產(chǎn)出水的水質(zhì)大部分為較弱的結(jié)垢型水，而這種水質(zhì)很容易在集輸系統(tǒng)表面形成碳酸鈣，如果在集輸系統(tǒng)表面上形成了碳酸鈣，那么將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的輸液能力，因此采油廠應(yīng)該注重對(duì)集輸系統(tǒng)的防垢，從而保證集輸系統(tǒng)的高效性。

2、通過對(duì)大慶油田進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)的，我們可以發(fā)現(xiàn)大慶油田水質(zhì)中的氯離子濃度和其他油田的氯離子濃度基本沒有差別，但是大慶油田水質(zhì)中的碳酸氫離子濃度非常的低，因此大慶油田潛在的腐蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。高氯離子濃度和低碳酸氫離子濃度帶來的腐蝕主要是均勻腐蝕和潰瘍腐蝕。如果集輸系統(tǒng)發(fā)生了結(jié)垢，那么將會(huì)有效制止這種腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要是因?yàn)樾纬傻乃赴迅g部位給覆蓋了，但是為了保證集輸系統(tǒng)的高效性必須多其進(jìn)行防垢工作，所以采油廠在進(jìn)行防垢工作的同時(shí)，也要考慮抑制腐蝕的問題。

3、在實(shí)際生產(chǎn)過程中，大慶油田有部門單井中的原油和水中含有一定量硫化物，特別是以油包水形式存在的油井，腐蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重，因?yàn)榱蚧锖脱鯕獍l(fā)生反應(yīng)，可以加快集輸系統(tǒng)的腐蝕速率。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，采油廠必須對(duì)個(gè)別油井的腐蝕問題引起高度的重視，因?yàn)椴唤鉀Q個(gè)別油井的腐蝕問題，不僅會(huì)對(duì)其造成嚴(yán)重的危害，而且還會(huì)對(duì)集輸系統(tǒng)造成嚴(yán)重的腐蝕，從而在一定程度上影響了采油廠生產(chǎn)的效率。

4、水中的氧氣或者氧化物是導(dǎo)致腐蝕的關(guān)鍵因素，因?yàn)闉榱艘种萍斚到y(tǒng)腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，必須從根本上解決問題，也就是杜絕含氧物質(zhì)的來源。如果含氧物質(zhì)進(jìn)入注液系統(tǒng)，那么將會(huì)加快集輸系統(tǒng)腐蝕的速率，為了杜絕含氧物質(zhì)的來源，我們可以在注水系統(tǒng)中采用相應(yīng)的防氧技術(shù)措施。

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第一作者簡(jiǎn)介：王先民，1973年3月出生，現(xiàn)就職于大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠，大慶油田首席技師。