油田集输管道防腐技术优化研究田多成陶奕欣张国帅

油田集输管道防腐技术优化研究田多成陶奕欣张国帅
发布时间：2023-05-11T08:56:00.697Z 来源：《工程管理前沿》2023年5期作者：田多成陶奕欣张国帅
[导读] 近年来，随着油田综合含水量的上升和酸化、压裂、三次采油等大量措施的广泛实施，介质的腐蚀特性发生了重大变化，集输管道也在进一步老化，腐蚀问题日益突出。

根据中原油田集输管道腐蚀状况调查结果，目前集输管道老化程度严重，50%的单井和集输干线超过使用年限，局部更换频繁，存在异管混管现象。

近年来，中国石化加强了油田生产系统的维护，要求利用科学数据指导管道更换，优化现有集输材料，以最大限度地发挥有限投资的效益。

长庆油田分公司第十二采油厂甘肃合水
摘要：近年来，随着油田综合含水量的上升和酸化、压裂、三次采油等大量措施的广泛实施，介质的腐蚀特性发生了重大变化，集输管道也在进一步老化，腐蚀问题日益突出。

根据中原油田集输管道腐蚀状况调查结果，目前集输管道老化程度严重，50%的单井和集输干线超过使用年限，局部更换频繁，存在异管混管现象。

近年来，中国石化加强了油田生产系统的维护，要求利用科学数据指导管道更换，优化现有集输材料，以最大限度地发挥有限投资的效益。

关键词：油田；集输管道；腐蚀；防腐技术
前言
随着油田生产时间的增加，有必要对油田进行注水开发，同时采取必要措施提高采收率。

尽管这可以显著提高油井的采油率，但也会导致集输管道中的流体成分越来越复杂，导致腐蚀和结垢问题，缩短管道的使用寿命，增加生产成本。

该油田位于陕西北部，集输管道波动较大。

随着开发进入中后期，采出液已形成稳定复杂的高含硫、高腐蚀的乳状液体系。

近年来，集输管道腐蚀穿孔现象时有发生。

然而，由于集输管道和设备腐蚀过程的复杂性，影响因素很多。

一方面，以往对集输管道腐蚀机理的研究大多集中在室内模拟实验上，对CO2、H2S、盐度、温度等因素对腐蚀影响机理的研究也更加全面。

为了解决含有CO2和H2S的集输系统的腐蚀问题，国内外学者也进行了大量的研究，其研究重点主要是腐蚀机理、抑制剂合成和表征，缺乏基于现场实际腐蚀数据的机理探索，导致室内试验结果与站场集输管道、污水处理设备、注水管道等金属材料的腐蚀状况存在重大偏差，难以指导现场生产；另一方面，关于流场分布对腐蚀影响的研究相对较少，对流场分布、平均腐蚀速率和局部腐蚀特性之间的关系关注较少，导致对现场防腐措施缺乏针对性和预测性的指导，导致集输管道和设备的意外维护比正常维护更频繁的被动现象。

对于这种复杂的系统，除了应用缓蚀剂外，如果能够根据现场监测数据确定影响腐蚀行为的主要控制因素和流场分布对腐蚀的影响，这将是控制集输系统腐蚀行为和提高运行效率的有效方法，注重控制和预防，形成以维修为导向的维修方式，降低事故风险。

1造成油田集输管道腐蚀原因
1.1土壤方面
土壤的化学成分非常复杂，含有相对丰富的空气、无机盐和水。

无机盐和水可以使土壤具有导电性，为化学反应的发生提供必要的条件；水和金属也可以在空气中反应，但反应过程相对较长。

此外，土壤中的化学成分、含水量和pH值等因素也会影响油田集输管道的腐蚀。

根据相关统计数据，土壤腐蚀是集输管道腐蚀的主要腐蚀因素之一。

1.2油田集输管道材料
油田技术管道的金属材料本身就不稳定，在长期地下埋设过程中不可避免地会受到环境的影响，导致集输管道腐蚀。

集输管道内部材料财产对集输管道的整体耐腐蚀性有着重要影响。

在实际使用过程中还可以发现，普通合金材料的耐腐蚀性明显强于多合金材料，金属材料的表面粗糙度对管道的耐腐蚀性能也有显著影响。

因此，在集输管道的制造过程中，有必要尽可能保证集输管道内表面的平整度。

1.3含水量过高
在长距离输送水和油的过程中，水可能会在管道底部沉淀。

因此，在实际运输过程中，水不能与介质一起从管道中流出。

然而，由于液体积聚引起的腐蚀通常发生在相对较低的地形或管道的斜坡位置。

如果不能保证管道的质量，腐蚀现象的影响将加剧。

因此，高含水量是影响当前油田地面集输管道腐蚀穿孔现象的原因之一。

1.4细菌的影响
注入水中有各种微生物群落，主要是SRB、TGB、铁细菌和其他微生物。

这些微生物可以在封闭、无氧的注水系统中大量繁殖，从而危及水质，造成注水管道等金属材料的严重腐蚀，甚至堵塞油藏。

除了SRB外，污水中的TGB也是污水腐蚀的原因之一。

2 集输管线腐蚀的特点
石油领域中约有 60%的设备失效与腐蚀有关。

研究了油气田集输管线点蚀，得出点蚀是一种破坏性和潜在危险之一，经过一段时期的发展成为孔蚀，通过自催化过程加速腐蚀，虽然失重不大，但由于面积较小，因此腐蚀速度非常快，导致管壁穿孔，陕北某油田地面管线穿孔失效管段，造成油、气、水等泄露，是石油开采、处理过程中经常遇到的问题。

鉴于集输管道中输送介质所具有的特点，结合各油田的实际情况，分析认为，油田集输管线的腐蚀存在以下规律：
（1）所使用的周期较短、输送距离较远的管线发生穿孔的频率更高；
（2）未采取内防腐措施的集输管线腐蚀情况都较为严重；
（3）由于输送介质中常含有固体砂粒，在重力作用下，砂粒将在管道底部沉积,随着输送流体的不断运动不停地冲刷管线，从而加剧管线的腐蚀。

3油田地面集输管线腐蚀防护措施
对于不同水系统中的腐蚀问题，需要采取不同的措施。

根据水质和操作条件的不同，国内外常用的方法可分为物理和化学两类。

物理方法是通过选择材料来解决系统的腐蚀问题。

对于类似净化厂注水系统腐蚀问题的建成水质和系统工况，更多采用化学方法，即在腐蚀介质中添加化学添加剂（即缓蚀剂），以及在金属表面上形成钝化膜或沉积膜，以减少水对金属的腐蚀。

目前，国内外也采用电化学、电磁和调节水酸度的方法来解决水系统的腐蚀问题，但它们有特定的应用环境，应用效果并不理想，尚未得到广泛应用。

（1）在缓蚀剂和杀菌剂的使用方面，缓蚀剂技术在众多防腐措施中具有操作成本低、见效快的优点。

油气田产出的液体经常被用作注入水源。

它受到水质环境的影响。

硫酸盐还原菌（SRB）和腐生菌（TGB）在封闭环境中大量繁殖，会严重影响水质，并导致管道腐蚀等问题。

因此，有必要添加杀菌剂以防止细菌生长。

（2）阴极保护法。

牺牲阳极法使用外部负极板来实现金属管道的阴极保护。

金属部件连接到作为正极板的具有负电势的金属，并且通过依赖于来自负极板的连续产生的电流来对金属管线进行平坦化。

这种方法是一种相对传统的保护方法，具有操作简单、不影响周围设备、不需要外部电源等优点。

第二种方法是外加电流法，它向受保护的金属管道施加负极板电流。

这种方法可以调整输出电流，不断扩大管道保护范围。

（3）涂层和电镀是当今世界上应用最广泛的防腐方法之一。

根据油田实际腐蚀因素，正确选择材料可以有效减少管道故障，保证生产运行的顺利进行。

油气集输管道内壁采用内涂层防腐技术，采用管道内涂层防腐措施，有效地实现了油气集输管道内部原有或天然气腐蚀元素（二氧化碳、氧气、硫化氢、水等）与管道内壁的有机隔离，从而有效地减少了油气集输管道内壁与腐蚀层之间的接触和化学反应。

同时，要利用内涂层防腐技术对油气集输管道内壁中的氧气、二氧化碳、硫化氢等元素进行检测，并根据检测结果制定有效的腐蚀性元素措施。

例如，在油气集输管道内部元素检测过程中，发现二氧化碳和氧气的含量远高于油气集输送管道内壁的可接受范围，要求有关部门及时采取有针对性的措施，限制油气集输管道中以二氧化碳、氧气和硫化氢为主的有毒元素含量，从而通过减少有害元素对油气集输送管道的破坏来延长管道寿命。

4 结束语
综上所述，油田集输管道作为石油运输过程中的关键载体，也是连接石油加工设备的主要通道，对石油生产和运输具有重要意义。

然而，由于集输管道大多由金属制成，原油中含有大量腐蚀性物质，它们也会受到外部因素的影响，容易导致管道出现腐蚀问题，缩短管道的使用寿命。

因此，相关技术人员需要加强油气集输管道防腐技术的应用，在实践中研究新技术，确保管道不被腐蚀，提高企业经济效益。

参考文献
[1]张国龙;谢国庆;柳彦平.采油集输管线结垢腐蚀的机理分析与保护[J].中国石油和化工标准与质量,2021.46-48
[2]罗贤银;张光洲;孙玉才.采油集输管线结垢及腐蚀机理分析[J].石化技术,2019.269-269。