大港南部油區(qū)管線腐蝕因素分析及對策研究

喬長青

（天津儲氣庫分公司，天津 300280）

0 引言

大港油田南部油區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，具有高溫高鹽的特點，平均溫度大于90℃，平均礦化度大于20000mg/L，復(fù)雜的條件導(dǎo)致油氣集輸過程中對管線腐蝕特別嚴(yán)重。近年來，強(qiáng)腐蝕管道占比達(dá)到32%，特別嚴(yán)重的小大站、官大站平均腐蝕速度已經(jīng)超過1.3mm/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于指標(biāo)要求，不僅導(dǎo)致每年投入大量的管線維護(hù)費用，嚴(yán)重的管線出現(xiàn)穿孔影響整個系統(tǒng)的運輸，制約整個油區(qū)的生產(chǎn)運行。因此開展南部油區(qū)管線腐蝕研究，尋找腐蝕原因并提出治理對策。

1 管線腐蝕因素分析

1.1 Cl離子腐蝕

南部油區(qū)水中Cl離子含量超過10000mg/L，氯離子是一種侵蝕性很強(qiáng)的陰離子，其可以引發(fā)許多合金或金屬的點蝕發(fā)生。Cl離子的原子半徑小，具有很強(qiáng)的穿透能力，在管線的氧化膜薄弱處會吸附并發(fā)生水解反應(yīng)[1]，這種情況會導(dǎo)致管線出現(xiàn)嚴(yán)重的點蝕，是管線出現(xiàn)穿孔的主要因素。

1.2 細(xì)菌腐蝕

通過實驗測定南部油區(qū)產(chǎn)出水中硫酸鹽還原菌的濃度大于20000個/mL，通過實驗可知，水中硫酸鹽還原菌濃度大于500個/mL以后，管線腐蝕速率出現(xiàn)明顯增加，從0.12mm/a增加到1.35mm/a，這是由于硫酸鹽還原菌在一定條件下能夠?qū)⒘蛩岣x子還原成二價硫離子，進(jìn)而形成副產(chǎn)物硫化氫[2]，對金屬有很大腐蝕作用，所以也會造成對管線的腐蝕。

1.3 氧腐蝕

在油氣集輸過程中，不可避免的會進(jìn)行操作導(dǎo)致空氣進(jìn)入管線，空氣中的氧氣會加速管線腐蝕，其原因是氧氣會與硫酸亞鐵物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳和氧化鐵等產(chǎn)物，在氧氣作用下金屬物質(zhì)最后又轉(zhuǎn)化成了氧化物，這個循環(huán)就導(dǎo)致管線金屬物質(zhì)過少，從而導(dǎo)致腐蝕的加快[3]。

氧還原的總反應(yīng)：

可能分成下列幾個基本的步驟：

1.4 二氧化碳和硫化氫腐蝕

在油氣集輸過程中，會產(chǎn)生一定量的二氧化碳和硫化氫，這兩種物質(zhì)共存則會發(fā)生腐蝕。其中硫化氫會與管道中的鐵發(fā)生反應(yīng)，從而生成硫化鐵，而二氧化碳和硫化氫進(jìn)行混合后，就會產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸亞鐵。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，管線中有接近20%的區(qū)域會產(chǎn)生硫化亞鐵物質(zhì)，30%區(qū)域會產(chǎn)生了碳酸亞鐵物質(zhì)，剩余都是硫化氫和二氧化碳進(jìn)行交替而產(chǎn)生的腐蝕。

2 管線腐蝕治理對策

2.1 不同材質(zhì)管線的防腐性能

為進(jìn)一步優(yōu)選適合于南部油區(qū)的管線材質(zhì)，在室內(nèi)開展物理模擬實驗對不同材質(zhì)管線進(jìn)行腐蝕測定實驗，對比6種材質(zhì)管線的耐腐蝕性，從而優(yōu)選適合于南部油區(qū)的管線材質(zhì)。304L材質(zhì)腐蝕速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他材質(zhì)，20#材質(zhì)腐蝕速率高于304L，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他材質(zhì)腐蝕速率，綜合整體的成本考慮南部油區(qū)優(yōu)先選擇20#鋼材作為管材材質(zhì)。

2.2 新型緩蝕劑

選擇DGHS-1、DGHS-2、DGHS-3三種新型緩蝕劑開展實驗，從實驗數(shù)據(jù)可以看出，三種新型緩蝕劑的加入會大大降低管線的腐蝕速度，隨著濃度的增加，三種新型緩蝕劑對管線的保護(hù)作用增強(qiáng)，濃度加量達(dá)到0.3%后，繼續(xù)增加緩蝕劑加量，管線的腐蝕速率降低幅度減小，所以緩蝕劑加入濃度最佳值為0.3%。在相同濃度條件下對比，三種緩蝕劑DGHS-2的緩釋效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩種，在0.3%濃度加量下，加入DGHS-2的管線腐蝕速率為0.0795mm/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他兩種緩釋的0.1254mm/a和0.1252mm/a，綜合以上分析推薦大港南部油區(qū)可以使DGHS-2作為管線緩蝕劑。

3 結(jié)語

（1）大港南部油區(qū)導(dǎo)致管線腐蝕的因素有Cl離子腐蝕、細(xì)菌腐蝕、氧腐蝕、二氧化碳和硫化氫腐蝕；

（2）南部油區(qū)優(yōu)先選擇20#鋼材作為管材材質(zhì)能夠有效降低腐蝕速率；

（3）新型緩蝕劑DGHS-2與南部條件配伍性較好，能有有效提高管線使用壽命。