注水管線的腐蝕機理及預防

學術論文 閆民力 2018-11-22 10:36:10
    腐蝕現象是石油生產中一種常見的問題,如果注水管線發生嚴重腐蝕,則不僅會對管線本身產生嚴重的影響,同時也會造成管線維護成本的增加。如果腐蝕沒有得到及時的控制,容易導致油田地面管線的大面積損害,因此,防腐蝕問題也成為了當前人們關注的重點問題。對于主水管線采取有效的防腐蝕措施,應當首先對腐蝕形成的機理進行全面的分析,才能夠保證預防措施的有效性。

    一、主水管線腐蝕機理分析

    1.化學腐蝕的產生

    在油田注水管網中發生腐蝕現象,主要是由于注入井中的水中含有一定量的氯化物和硫酸鹽,這些鹽類對于管線會產生不同程度的腐蝕作用。在腐蝕作用下生成的腐蝕產物,以可溶物為主,而且對于后續發生的腐蝕無法起到屏蔽作用,也就是說,會造成腐蝕的進一步惡化。同時,水中所含有的氯化物中的氯離子等活性離子會對管道上的鈍化膜或者是其他保護膜產中的物質產生反應,形成原電池反應,生強烈的腐蝕作用,甚至會將沒有被破壞的地區形成陰極。這樣就會造成已經腐蝕的地方會更為嚴重,最終造成局部腐蝕穿孔。另外,注入水中的溶解氣體也會在滿足反應條件時化學法學腐蝕現象,比如在回注的污水中含有大量的硫化氫、二氧化碳等具有腐蝕性的氣體,該氣體對于主水管線會產生腐蝕作用。而污水中含量較高的硫酸鹽離子,容易導致水中硫化氫含量的增加,導致水質的惡化,而且在水腫產生硫化鐵等物質,對管線造成破壞。

    2.溫度對腐蝕的影響

    當遇到不同的溫度條件,對于腐蝕產生的速度有著一定的影響。在通常情況下,隨著溫度的升高,腐蝕的速率會不斷的增大,然后再下降,當腐蝕速度達到最大溫度之后便會產生下降,主要是由于溫度對于極化率有著重要的影響,溫度的升高會使得水中的氧的溶解度降低,但是其擴散的速度會不斷的加快,這也是電解反應速度會加快的主要因素。

    3.添加劑對腐蝕的影響

    在油田開采的現場,根據實際需要所使用不同的添加劑濃度,不同的添加劑對于管線的腐蝕速度會產生不同的影響。比如絮凝劑的使用會造成腐蝕速度的明顯增加,而清蠟劑和殺菌劑對于腐蝕速度不會產生明顯的影響,降粘劑和破乳劑的使用則會腐蝕起到一定的緩蝕作用,緩蝕劑的使用則具有明顯的緩蝕能力。另外,同時加入不同的添加劑時,由于正負相之間會產生相互抵消的作用,因此,當藥劑同時加入體系時不會對腐蝕產生明顯的影響。

    4.原油對腐蝕速度的影響

    如果管線的水中含有原油,則原油會吸附在管線的表面上,這時原油中存在的酸性物質就會對管線產生腐蝕作用。同時,在水的動力沖刷下,原油在管線表面的吸附作用并不均勻,也會產生動態的吸附和脫附過程,這時也會對腐蝕的速率產生影響。而隨著原油濃度的不斷增加,腐蝕的速率也會明顯加快。

    二、注水管線腐蝕的預防措施

    科學的預防措施應當以對腐蝕機理客觀的認識為基礎,才能夠采取有針對性的防護措施。筆者認為,注水管線腐蝕的預防措施可以從以下幾個方面考慮:

    1.改善管線材料本身的選擇機制

    在石油注水管線的材料選擇方面,應當根據不同的使用環境選擇不同材質,其中在防腐蝕效率方面較強的是鋼材,所以鋼材也成為管材選擇中的首選。同時對于管材本身要進行必要的防護措施,比如涂層保護、藥劑防腐等措施。在不用的地質條件下,受到溫度、壓力等條件的影響,這時引起腐蝕的因素也不盡相同,因此要選擇最為科學的防腐措施,應當針對上述條件進行優選,做到因地制宜,在必要的情況下可以多種措施進行聯合使用,會得到更好的防腐效果。

    2.水質的改善

    對于水質的改善主要是通過化學作用的原理,將污水中的成垢例子進行提前結垢,或者加強金屬表面的鈍化,通過改性的注水水質的指標應當達到SY5329-9483類標準,其應當與油層水和油層巖具有很好的配伍性,儲層適合改性水作為注入水來提高采收率。注入改性水能夠將油田腐蝕和結垢的現象得到有效控制,同時注水井的運行狀態也能保持正常,使得油田開發指標不斷的提升,這對于改善油田的開發效果有著積極的推動作用。

    3.緩蝕劑的有效運用

    緩蝕劑的使用是當前油田注水系統中十分常用的一種防腐措施,緩蝕劑的使用對于管線的腐蝕有一定的影響,為了使緩蝕劑的效果得到充分的發揮,必須要對不同的緩蝕劑的性能有全面的了解,才能夠正確的選擇緩蝕劑,以此達到理想的緩蝕的效果。對于使用改性水處理技術的系統,一般不需要使用緩蝕劑,而其他的管線則應當適當的添加緩蝕劑,一般添加的濃度以30mg/L~50mg/L左右為宜。緩蝕劑的使用不僅能夠有效的到防腐的作用,同時對于管線、設備等也能夠起到很好的保護作用。

    三、結束語

    油田開采過程中注入的污水成分較為復雜,在注水過程中受到壓力和流速等因素的變化,容易引起管線的腐蝕和結垢等現象,因此應當根據腐蝕的原因,對腐蝕機理進行有效的研究,進而采取科學的防護措施,減少腐蝕現象的發生,并且提高注水井的使用效率。只有根據不同的腐蝕機理采取相應的防護措施,才能夠有效的預防腐蝕現象的發生。
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