胜利油田地面工程集输系统腐蚀控制技术及应用_王玉江
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WANG Yu-jiang (Production engineering department of Shengli Petroleum Administration Bureau, Dongying 257000, China)
Abstract: During the time of high water percentage exploitation in sheng li oil field, the nature of the
Key words: oil field; corrosion; sewage water quality; outside anticorrosion; internal anticorrosion; security
1 胜利油田地面工程系统腐蚀现状
目前原油生产已进入特高含水生产期，地面集 输系统基本上是一个高含油污水系统。采出水总矿 化度高，一般在5000～70000mg/ L ，易产生水垢的 离子多，还有溶解氧、二氧化碳、硫化物等腐蚀性 介质和大量的SRB、TGB细菌以及泥砂，致使高含
4.1 防腐材料应用方面
加强油气水混输管道内涂层防腐技术、输气管 道减阻技术的研究；在强腐蚀区推广非金属材料管 道，进行相关技术的研究及配套，并制定完善的设 计、施工和验收标准；针对腐蚀位置前移的状况，配 合腐蚀控制工艺系统，开发适用于单井和集油管道的 药剂；进一步开发和推广管道清洗和修复技术。
4.2 管道腐蚀监测与检测
sewage water has changed greatly with the high exploitation degree and the development of tertiary oil recovery. Total mineralization degree of produced sewage is in the range of 5000-70000mg/l, chloride ion content come up to 3×104mg/l. In sewage water, there are some corrosive material as dissolved oxygen， carbon dioxide, sulfide and other factors such as sulfate reducing bacteria, reservoir sanding etc, which can aggravate the internal corrosion of pipeline, on the other side, the soil high salinity for the case that the sheng li oil field is in coastal area, can cause the serious outside corrosion of pipeline, what’s more, as the most of the pipeline facility metal has exceed the fatigue limit, the internal and outside corrosion of pipeline facility in sheng li oil field ground engineering is very serious.
经验交流 Experience Exchange
胜利油田地面工程集输系统腐蚀控制 技术及应用
王玉江 （胜利油田分公司采油工程处， 山东 东营 257000） 摘 要：胜利油田目前已进入高含水开发期，随着油田开发程度的深入、三次采油技术的 发展，污水的性质发生了很大的变化，采出污水总矿化度在5000～70000mg/L，氯离子含量达到 3×104mg/L，污水中溶解氧，二氧化碳，硫化物等腐蚀性极强的物质、硫酸盐还原菌、油层出砂 等都加剧了管道的内腐蚀；同时由于油田地处滨海地区，土壤含盐量高，因此，金属管道的外腐 蚀也很严重；加上管道设备大都超过金属的疲劳极限，胜利油田地面工程系统金属管道和设备的 内外腐蚀非常严重。 关键词：油田 腐蚀 污水水质 外防腐 内防腐 安全
中图分类号：TE988 文献标识码： A 文章编号：1008-7818(2012)04-0019-03
Corrosion Control Technology and Its Application for Gathering and Transportation System of Shengli Oilfield
水集油管、污水处理及回注系统管道腐蚀、结垢、 磨蚀非常严重，管道平均腐蚀速度为1～1.7mm/a。 例如，辛一含油污水处理站投产6个月就开始腐蚀穿 孔，平均腐蚀速率为0.76mm/a，点蚀率达到14mm/a。
2 胜利油田地面工程系统腐蚀主要原因分析
作者简介：王玉江（1968-），男， 山东禹城人，高级工程师，现任胜利油田分公司采油工程处集 输科科长。
大。硫化氢的特点是即使在没有氧存在的条件下， 也会与铁反应生成硫化亚铁沉淀；硫化氢腐蚀产生 的部分氢会进入钢体内，产生氢腐蚀或者氢脆。 （5）二氧化碳。二氧化碳溶于水引起pH降 低，通常造成点蚀。它的腐蚀性和pH直接相关，并 有氧存在下腐蚀性加大。 2.2.2 物理因素 （1）温度。温度升高腐蚀速度加快。如果系统 不处于密闭状态，温度升高时，水中溶解的氧气、二 氧化碳、硫化氢等可能从水中逸出可减少腐蚀。油田 污水大多为密闭流程，一般温度升高腐蚀加剧。 （2）压力。系统压力升高，气体溶解度加大， 腐蚀加剧。 （3）水的流速。通常静止或低流速下腐蚀程度 小；随着流速变大，金属表面层流层变薄，氧更容 易接近金属表面，腐蚀加大；流速进一步增大，金 属表面的保护膜被冲刷，留下极易受腐蚀裸露的金 属表面；在流速不同的两个相邻区域，也会造成金 属表面含氧量的差异，从而造成腐蚀。 2.2.3 生物因素 （1）硫酸盐还原菌（SRB）。油田注水系统 中，硫酸盐还原菌的腐蚀比其它任何细菌都更严 重。它通过把SO42+ 还原为S2-来获取能量。S2-与Fe2+ 反应生成硫化亚铁沉淀，既造成了钢铁的腐蚀，又 产生了垢或者堵塞的物质。 （2）铁细菌。铁细菌通过催化亚铁氧化成三价 铁的反应来获取能量，在其周围通常存在氢氧化铁 的保护层，而该保护层下面又给硫酸盐还原菌提供 了生长的温床，从而造成腐蚀。或者由于保护层下 氧浓度的差异造成浓差腐蚀。此外铁细菌往往造成 大量的氢氧化铁沉淀，从而引起结垢和堵塞。 （3）腐生菌。腐生菌在设备内壁能产生致密的 粘液或者粘泥，造成腐蚀的原因和铁细菌类似，同 时粘泥也是造成堵塞的主要物质。
全面腐蚀控制 第26卷第4期2012年4月
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经验交流 Experience Exchange
2.1 外腐蚀
油田大部分位于渤海湾海滨平原，土壤含盐以 氯化物为主。氯离子含量最高可达5225.5mg/L,土壤 电阻率都在20Ω.m，地下水位一般为1～3米。通过 腐蚀试验站试片埋设测得的腐蚀速度为大庆地区的8 倍、四川的36倍。按土壤腐蚀性标准判断，胜利油 田属极强腐蚀区。钢质设施的外腐蚀主要受海洋腐 蚀环境的影响。海洋腐蚀环境一般分为海洋大气、 浪溅、潮差、全浸和海泥区，腐蚀因素复杂多变， 钢结构在不同区带的腐蚀特点不同。
管道腐蚀监测与检测是管道腐蚀控制技术中 不可忽视的重要环节。通过早期的监测和准确的度 量，可以及时预防腐蚀破坏事故的发生；研究腐蚀 原因、判断和评价腐蚀控制措施的效果，为后期治 理提供依据。
2.2 内腐蚀
油田在用管网主要采用钢质管材，当与电解质 溶液接触时，由于不同材料相间电位差不同，它们 和可以导电的电解质一起构成了成千上万的腐蚀微 电池。除了金属材料本身的杂质以外，不同金属相 互接触，新旧管子连接，焊点焊缝都会造成材料性 质的不均匀性，从而导致腐蚀。除去管材本身的因 素外，影响内腐蚀的主要原因有以下几种。 2.2.1 化学因素 （1）矿化度。水的矿化度高则水的导电性强， 油田采出水的矿化度一般都比较高，例如首站污水 的矿化度就超过了20000mg/L，这是腐蚀速率高的主 要原因。 （2）pH值。油田采出水的pH在6～8之间。水 的腐蚀性随着pH值降低而增加，在比较高的pH下， 钢表面容易形成保护性的氢氧化铁、碳酸钙垢，有 助于减轻腐蚀。 （3）溶解氧。溶解氧是设备腐蚀的主要原因 之一，在无氧的条件下，把pH保持在中性或碱性， 就很少出现腐蚀问题。油田采出水的pH通常大于 6，在此条件下，氧气能迅速把Fe 2+ 氧化成Fe 3+，并 从溶液中沉淀出来。采出水中高含量氯离子对保护 膜的形成有破坏作用，使氢氧化铁的垢疏松多孔。 这些都使得Fe 2+ 迅速被消耗，从而造成腐蚀反应剧 烈进行。 氧气的去极化作用也会造成其它溶解气体 （H2S、CO2）所引起的腐蚀急剧增加。在裂缝、结 垢的地方，氧的浓度总会存在差异，这也造成了局 部腐蚀的加剧。 （4）硫化氢。硫化氢很容易溶于水，呈弱酸 性，一般造成点蚀。 CO 2 存在时，H 2 S的腐蚀性更
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3.1 钢质管道的外防腐
包覆聚乙烯夹克和硬质聚氨酯泡沫夹克是胜利 油田应用比较成熟的防腐技术，并在我国最先开发 成功了聚氨酯泡沫夹克管“一步法”成型技术。包 覆聚乙烯夹克随着底胶和聚乙烯材料不断的改进和 提高，其整体性能也在不断提高。包覆聚乙烯夹克 主要用于小管径埋地管道外防腐层，目前浅海海底 注水管道的外防就采用这种防腐方式。环氧煤沥青 涂料耐水性好，多年来一直用于海底输油管道外管 的外防腐。
3 胜利油田目前应用的防腐技术系列
东部老油田开发30多年来，在油田腐蚀控制领 域开展并进行了大量的工作，根据油田开发各个时 期腐蚀特点，不断研究、开发和应用防腐新技术、 新材料和新工艺，延长设备的使用寿命。经过30余 年发展，形成了以下主要防腐技术系列。
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TOTAL CORROSION CONTROL VOL.26 No.4 APR. 2012
3.Байду номын сангаас 钢质管道容器的内防腐
涂料因其防腐性能优良、施工简单、应用范围广 等特点，近年来一直是油田钢制管道、容器设备内防 腐主要材料。环氧型及聚氨酯型涂料的耐油、耐温、 耐含油污水性能较好，辛一污水站至辛四污水站的 3.5公里DN500管线采用EP67环氧玻璃鳞片涂料4道， 第一次采用机械喷涂工艺和补口机补口工艺，运行8 年效果良好。目前内防腐采用的基本上都是环氧类涂 料。环氧树脂具有优良的耐碱酸盐、耐水、耐油性性 能，附着力突出，涂层有良好的机械性能。 赛克-54涂料采用改进环氧树脂和超细陶瓷粉， 具有优异的耐腐蚀、耐磨蚀、耐高温性能，配上先 进、完善的生产作业线和补口技术，防腐质量可 靠，使用寿命长，无污染，自1998年开始应用于海 底注水管道的内防腐。钢管采用高温热清洗炉除 油、中频电源加热、保温炉恒温，固化炉固化等工 艺，确保预制的涂层质量达到最佳性能。产品内防 腐寿命可由目前的10年提高到20年以上。
储罐罐底板外壁保护不可缺少的措施。
3.5 污水处理及回注系统密闭隔氧、配套投加化学 药剂工艺技术
胜利油田以形成了一套适应油田水质特点的水 质稳定处理工艺。通过控制环境与添加水质稳定剂 的方法，来减缓腐蚀、防止结垢、抑制细菌繁殖。 控制环境即采用隔氧措施，避免空气中氧进入采出 水处理系统而导致腐蚀加剧；配套投加的稳定剂包 括防垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、除氧剂等化学药剂。
4 下一步需要攻关的技术
面对金属腐蚀的复杂性和多变性，几乎没有任 何一种腐蚀控制方法可以解决所有的腐蚀问题。每 种方法都有其适用范围，实际应用中往往需要多种 腐蚀控制手段的联合应用。通常要针对不同的腐蚀 体系，在了解导致腐蚀主要因素基础上，有的放矢 的选择腐蚀控制技术，才能达到良好的效果。从发 展来看，采用先进防腐蚀技术、提高施工质量、降 低建设成本，是今后腐蚀控制及配套技术的主要攻 关方向。
Abstract: During the time of high water percentage exploitation in sheng li oil field, the nature of the
Key words: oil field; corrosion; sewage water quality; outside anticorrosion; internal anticorrosion; security
1 胜利油田地面工程系统腐蚀现状
目前原油生产已进入特高含水生产期，地面集 输系统基本上是一个高含油污水系统。采出水总矿 化度高，一般在5000～70000mg/ L ，易产生水垢的 离子多，还有溶解氧、二氧化碳、硫化物等腐蚀性 介质和大量的SRB、TGB细菌以及泥砂，致使高含
4.1 防腐材料应用方面
加强油气水混输管道内涂层防腐技术、输气管 道减阻技术的研究；在强腐蚀区推广非金属材料管 道，进行相关技术的研究及配套，并制定完善的设 计、施工和验收标准；针对腐蚀位置前移的状况，配 合腐蚀控制工艺系统，开发适用于单井和集油管道的 药剂；进一步开发和推广管道清洗和修复技术。
4.2 管道腐蚀监测与检测
sewage water has changed greatly with the high exploitation degree and the development of tertiary oil recovery. Total mineralization degree of produced sewage is in the range of 5000-70000mg/l, chloride ion content come up to 3×104mg/l. In sewage water, there are some corrosive material as dissolved oxygen， carbon dioxide, sulfide and other factors such as sulfate reducing bacteria, reservoir sanding etc, which can aggravate the internal corrosion of pipeline, on the other side, the soil high salinity for the case that the sheng li oil field is in coastal area, can cause the serious outside corrosion of pipeline, what’s more, as the most of the pipeline facility metal has exceed the fatigue limit, the internal and outside corrosion of pipeline facility in sheng li oil field ground engineering is very serious.
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胜利油田地面工程集输系统腐蚀控制 技术及应用
王玉江 （胜利油田分公司采油工程处， 山东 东营 257000） 摘 要：胜利油田目前已进入高含水开发期，随着油田开发程度的深入、三次采油技术的 发展，污水的性质发生了很大的变化，采出污水总矿化度在5000～70000mg/L，氯离子含量达到 3×104mg/L，污水中溶解氧，二氧化碳，硫化物等腐蚀性极强的物质、硫酸盐还原菌、油层出砂 等都加剧了管道的内腐蚀；同时由于油田地处滨海地区，土壤含盐量高，因此，金属管道的外腐 蚀也很严重；加上管道设备大都超过金属的疲劳极限，胜利油田地面工程系统金属管道和设备的 内外腐蚀非常严重。 关键词：油田 腐蚀 污水水质 外防腐 内防腐 安全
中图分类号：TE988 文献标识码： A 文章编号：1008-7818(2012)04-0019-03
Corrosion Control Technology and Its Application for Gathering and Transportation System of Shengli Oilfield
水集油管、污水处理及回注系统管道腐蚀、结垢、 磨蚀非常严重，管道平均腐蚀速度为1～1.7mm/a。 例如，辛一含油污水处理站投产6个月就开始腐蚀穿 孔，平均腐蚀速率为0.76mm/a，点蚀率达到14mm/a。
2 胜利油田地面工程系统腐蚀主要原因分析
作者简介：王玉江（1968-），男， 山东禹城人，高级工程师，现任胜利油田分公司采油工程处集 输科科长。
大。硫化氢的特点是即使在没有氧存在的条件下， 也会与铁反应生成硫化亚铁沉淀；硫化氢腐蚀产生 的部分氢会进入钢体内，产生氢腐蚀或者氢脆。 （5）二氧化碳。二氧化碳溶于水引起pH降 低，通常造成点蚀。它的腐蚀性和pH直接相关，并 有氧存在下腐蚀性加大。 2.2.2 物理因素 （1）温度。温度升高腐蚀速度加快。如果系统 不处于密闭状态，温度升高时，水中溶解的氧气、二 氧化碳、硫化氢等可能从水中逸出可减少腐蚀。油田 污水大多为密闭流程，一般温度升高腐蚀加剧。 （2）压力。系统压力升高，气体溶解度加大， 腐蚀加剧。 （3）水的流速。通常静止或低流速下腐蚀程度 小；随着流速变大，金属表面层流层变薄，氧更容 易接近金属表面，腐蚀加大；流速进一步增大，金 属表面的保护膜被冲刷，留下极易受腐蚀裸露的金 属表面；在流速不同的两个相邻区域，也会造成金 属表面含氧量的差异，从而造成腐蚀。 2.2.3 生物因素 （1）硫酸盐还原菌（SRB）。油田注水系统 中，硫酸盐还原菌的腐蚀比其它任何细菌都更严 重。它通过把SO42+ 还原为S2-来获取能量。S2-与Fe2+ 反应生成硫化亚铁沉淀，既造成了钢铁的腐蚀，又 产生了垢或者堵塞的物质。 （2）铁细菌。铁细菌通过催化亚铁氧化成三价 铁的反应来获取能量，在其周围通常存在氢氧化铁 的保护层，而该保护层下面又给硫酸盐还原菌提供 了生长的温床，从而造成腐蚀。或者由于保护层下 氧浓度的差异造成浓差腐蚀。此外铁细菌往往造成 大量的氢氧化铁沉淀，从而引起结垢和堵塞。 （3）腐生菌。腐生菌在设备内壁能产生致密的 粘液或者粘泥，造成腐蚀的原因和铁细菌类似，同 时粘泥也是造成堵塞的主要物质。
全面腐蚀控制 第26卷第4期2012年4月
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2.1 外腐蚀
油田大部分位于渤海湾海滨平原，土壤含盐以 氯化物为主。氯离子含量最高可达5225.5mg/L,土壤 电阻率都在20Ω.m，地下水位一般为1～3米。通过 腐蚀试验站试片埋设测得的腐蚀速度为大庆地区的8 倍、四川的36倍。按土壤腐蚀性标准判断，胜利油 田属极强腐蚀区。钢质设施的外腐蚀主要受海洋腐 蚀环境的影响。海洋腐蚀环境一般分为海洋大气、 浪溅、潮差、全浸和海泥区，腐蚀因素复杂多变， 钢结构在不同区带的腐蚀特点不同。
管道腐蚀监测与检测是管道腐蚀控制技术中 不可忽视的重要环节。通过早期的监测和准确的度 量，可以及时预防腐蚀破坏事故的发生；研究腐蚀 原因、判断和评价腐蚀控制措施的效果，为后期治 理提供依据。
2.2 内腐蚀
油田在用管网主要采用钢质管材，当与电解质 溶液接触时，由于不同材料相间电位差不同，它们 和可以导电的电解质一起构成了成千上万的腐蚀微 电池。除了金属材料本身的杂质以外，不同金属相 互接触，新旧管子连接，焊点焊缝都会造成材料性 质的不均匀性，从而导致腐蚀。除去管材本身的因 素外，影响内腐蚀的主要原因有以下几种。 2.2.1 化学因素 （1）矿化度。水的矿化度高则水的导电性强， 油田采出水的矿化度一般都比较高，例如首站污水 的矿化度就超过了20000mg/L，这是腐蚀速率高的主 要原因。 （2）pH值。油田采出水的pH在6～8之间。水 的腐蚀性随着pH值降低而增加，在比较高的pH下， 钢表面容易形成保护性的氢氧化铁、碳酸钙垢，有 助于减轻腐蚀。 （3）溶解氧。溶解氧是设备腐蚀的主要原因 之一，在无氧的条件下，把pH保持在中性或碱性， 就很少出现腐蚀问题。油田采出水的pH通常大于 6，在此条件下，氧气能迅速把Fe 2+ 氧化成Fe 3+，并 从溶液中沉淀出来。采出水中高含量氯离子对保护 膜的形成有破坏作用，使氢氧化铁的垢疏松多孔。 这些都使得Fe 2+ 迅速被消耗，从而造成腐蚀反应剧 烈进行。 氧气的去极化作用也会造成其它溶解气体 （H2S、CO2）所引起的腐蚀急剧增加。在裂缝、结 垢的地方，氧的浓度总会存在差异，这也造成了局 部腐蚀的加剧。 （4）硫化氢。硫化氢很容易溶于水，呈弱酸 性，一般造成点蚀。 CO 2 存在时，H 2 S的腐蚀性更
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3.1 钢质管道的外防腐
包覆聚乙烯夹克和硬质聚氨酯泡沫夹克是胜利 油田应用比较成熟的防腐技术，并在我国最先开发 成功了聚氨酯泡沫夹克管“一步法”成型技术。包 覆聚乙烯夹克随着底胶和聚乙烯材料不断的改进和 提高，其整体性能也在不断提高。包覆聚乙烯夹克 主要用于小管径埋地管道外防腐层，目前浅海海底 注水管道的外防就采用这种防腐方式。环氧煤沥青 涂料耐水性好，多年来一直用于海底输油管道外管 的外防腐。
3 胜利油田目前应用的防腐技术系列
东部老油田开发30多年来，在油田腐蚀控制领 域开展并进行了大量的工作，根据油田开发各个时 期腐蚀特点，不断研究、开发和应用防腐新技术、 新材料和新工艺，延长设备的使用寿命。经过30余 年发展，形成了以下主要防腐技术系列。
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TOTAL CORROSION CONTROL VOL.26 No.4 APR. 2012
3.Байду номын сангаас 钢质管道容器的内防腐
涂料因其防腐性能优良、施工简单、应用范围广 等特点，近年来一直是油田钢制管道、容器设备内防 腐主要材料。环氧型及聚氨酯型涂料的耐油、耐温、 耐含油污水性能较好，辛一污水站至辛四污水站的 3.5公里DN500管线采用EP67环氧玻璃鳞片涂料4道， 第一次采用机械喷涂工艺和补口机补口工艺，运行8 年效果良好。目前内防腐采用的基本上都是环氧类涂 料。环氧树脂具有优良的耐碱酸盐、耐水、耐油性性 能，附着力突出，涂层有良好的机械性能。 赛克-54涂料采用改进环氧树脂和超细陶瓷粉， 具有优异的耐腐蚀、耐磨蚀、耐高温性能，配上先 进、完善的生产作业线和补口技术，防腐质量可 靠，使用寿命长，无污染，自1998年开始应用于海 底注水管道的内防腐。钢管采用高温热清洗炉除 油、中频电源加热、保温炉恒温，固化炉固化等工 艺，确保预制的涂层质量达到最佳性能。产品内防 腐寿命可由目前的10年提高到20年以上。
储罐罐底板外壁保护不可缺少的措施。
3.5 污水处理及回注系统密闭隔氧、配套投加化学 药剂工艺技术
胜利油田以形成了一套适应油田水质特点的水 质稳定处理工艺。通过控制环境与添加水质稳定剂 的方法，来减缓腐蚀、防止结垢、抑制细菌繁殖。 控制环境即采用隔氧措施，避免空气中氧进入采出 水处理系统而导致腐蚀加剧；配套投加的稳定剂包 括防垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、除氧剂等化学药剂。
4 下一步需要攻关的技术
面对金属腐蚀的复杂性和多变性，几乎没有任 何一种腐蚀控制方法可以解决所有的腐蚀问题。每 种方法都有其适用范围，实际应用中往往需要多种 腐蚀控制手段的联合应用。通常要针对不同的腐蚀 体系，在了解导致腐蚀主要因素基础上，有的放矢 的选择腐蚀控制技术，才能达到良好的效果。从发 展来看，采用先进防腐蚀技术、提高施工质量、降 低建设成本，是今后腐蚀控制及配套技术的主要攻 关方向。