油田注水系统腐蚀原因及对策

油田注水系统腐蚀原因及对策

发表时间：2017-09-13T16:14:03.133Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：李利军

[导读] 摘要：本文首先对注水系统腐蚀的主要因素进行了分析，然后对油田注水管道防护对策进行了分析研究。

延长油田股份有限公司子长采油厂陕西省延安市子长县 717300

摘要：本文首先对注水系统腐蚀的主要因素进行了分析，然后对油田注水管道防护对策进行了分析研究。

关键词：油田回注水；腐蚀因素；防腐技术

1.注水系统腐蚀特征

1.1污水储罐腐蚀。一般来讲，污水储罐的罐底都会出现许多大片面积的坑点状腐蚀痕迹，在挂片实验中表现为较严重的点蚀，表面较光滑，由腐蚀所产生的产物较少；罐壁上的腐蚀较均匀，力度较轻。缓冲罐同污水储罐相比，腐蚀程度也较轻，主要表现为均匀的腐蚀以及局部点蚀，罐壁的腐蚀产物多为深色的沉积物。

1.2注水管线腐蚀。注水管线腐蚀也是整个系统腐蚀的一大类别。注水管线腐蚀的特征是腐蚀较为均匀，局部呈点状腐蚀，腐蚀的产物多呈黄褐色和黑色。

1.3注水井油管腐蚀。注水井的油管腐蚀程度相比其他的设备来说是最为严重的。一般情况下，新油管的使用寿命在一年左右，但部分油管在投入使用几个月的时间就腐蚀穿孔。这种腐蚀的特点是局部点蚀穿孔，油管内和油管外的腐蚀程度都很严重。注水井油管腐蚀的原因主要是细菌腐蚀和应力作用，另外，作业质量低和油管丝扣处的泄漏也在不同程度上加重了腐蚀的程度。

2.油田注水管道腐蚀的影响因素

2.1细菌腐蚀

在绝大多数注水开发的油田集输系统中均存在硫酸盐还原菌(SRB)，SRB 的繁殖可使系统H2S 含量增加，腐蚀产物中有黑色的FeS 等存在，导致水质明显恶化，水变黑、发臭，不仅使设备，管道遭受严重腐蚀，而且还可能把杂质引入油品中，使共同沉积成污垢而造成管道堵塞，此外，SRB 菌体聚集物和腐蚀产物随注入水进入地层还可能引起地层堵塞，造成注水压力上升，注水量减少，直接影响原油产量。SRB是一种以有机物为营养、在厌氧条件下使硫酸盐还原成硫化物的细菌。由于菌种不同，SRB 可以分为高温型和中温型两种，高温型SRB 的最适宜生长温度为55～600℃，中温型SRB的最适宜生长温度为30～35℃。在一定温度范围内，温度升高10℃，细菌的生长速度增加1．5～2．5 倍，超出一定的温度，SRB 的生长将受到抑制甚至死亡。此外，SRB 的生长一般在pH 为5．5～9．0 之间，最适宜pH 值为7．0～7．5。SRB 属厌氧菌，需要在无氧条件下生长，实际上在局部无氧的环境中也能迅速繁殖。SRB 对盐浓度的适应性较强。油田水具有适宜微生物生长的温度并含有一定量的有机物质可做营养源，因此细菌大量繁殖。由细菌引起的腐蚀其表现形态往往是腐蚀瘤和蜂窝状腐蚀。由于油田集输流程多是开式流程，好氧菌普遍生长，而在系统内部，污泥及污垢下面往往造成缺氧条件，SRB 得到良好的生长。在个别部位细菌的作用超过了氧的影响，这些部位常常可见到不均匀分布的密集的瘤。

2.2二氧化碳

在大多数天然水中都含有溶解的CO2 气体。油田回注水中二氧化碳主要来自三方面:由地层中地球的地质化学过程产生;为提高采收率而注入的二氧化碳气体;回注水中HCO3－减压、升温分解。二氧化碳在水中的溶解度与压力、温度以及水的组成有关，压力增加溶解度增大，温度升高溶解度降低。当水中有游离的CO2 存在时，水呈弱酸性。CO2 分压及温度对水的pH 值都有影响。相同温度下，CO2 分压越大水的pH 值越低;相同压力下，温度越低水的pH 值越低。游离CO2 在水中产生的弱酸性反应为，由于水中离子量的增多，就会产生氢去极化腐蚀，所以游离CO2 腐蚀，从腐蚀电化学的观点看，就是含有酸性物质引起的氢去极化腐蚀。当水中同时含有O2 和CO2 时，由于CO2使水呈酸性，破坏氧化产物所形成的保护膜，此时钢材的腐蚀就更加严重，这种腐蚀的特征是金属表面没有腐蚀产物，腐蚀速度很快。

2.3溶解氧

油田水中的溶解氧在浓度小于0．1mg/L 时就能引起碳钢的腐蚀，因此SY/T5329－94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中规定:油层回注水中溶解氧浓度最好是小于0．05mg/L，不能超过0．1mg/L。在油田产出水中本来仅含微量的氧，但在后来的处理过程中，与空气接触而含氧。室温下，在纯水中碳钢的腐蚀速率小于0．04mm/a，如果水被空气中的氧饱和后，腐蚀速率增加很快，初始腐蚀速率可达0．45mm/a。几天之后，形成的锈层起了氧扩散势垒的作用，碳钢的腐蚀速率逐步下降，自然腐蚀速率为0．1mm/a。这类腐蚀往往是较均匀的腐蚀。氧气在水中的溶解度是压力、温度及含盐量的函数，氧气在盐水中的溶解度小于在淡水中的溶解度。然而，在含盐量较高的水中溶解氧对碳钢的腐蚀将出现局部腐蚀，腐蚀速度可高达3～5mm/a。

3.油田注水系统防护对策

3.1选择适合的材料或改变材料的组成

油田注水系统的防护应当从源头做起，目前，国内的大多数注水系统使用的仍然是十多年前的设备，且不说系统的性能，就硬件而言，经过十多年的使用，一些部件早已老化，而且由于油田中腐蚀气体较多，空气流通不够通畅，所以，这些设备的硬件早已被腐蚀，应当及时进行更新，技术人员可以根据材料的使用环境, 合理选用材料, 或通过调整碳钢和低合钢的成分以增加金属的耐蚀性, 但耐蚀材料成本较高，所以，在更新设备的同时，也需要考虑经济成本和油田水系统中各种条件的限制。

3.2电化学保护技术

在更新设备的同时，必须考虑成本的问题，所以，如果因为成本的缘故，而无法更新设备，技术人员还可以通过两种方法进行有效的防护，一种是电化学保护技术，一种是表面处理技术。电化学保护技术就是是利用电化学的工作原理，将足量的直流电流通过浸于水中的其它金属，使得金属一直保护高度的活性，而不被氧化腐蚀，电化学保护技术主要包括阴极保护技术和阳极保护技术，其中阴极保护法又可分为牺牲阳极法和外加电流法。

3.3改变环境的介质条件

技术人员还应当注意注水系统的外因--油田的环境，技术人员可以通过改变金属的使用环境，例如添加缓蚀剂和杀菌剂、调节空气pH 值以及除氧和脱盐等, 以降低环境对金属的腐蚀，达到保护注水系统的目的。

4.总结

影响到油田注水系统腐蚀的综合因素还有许多，所以，注水系统的抗腐蚀工作是极为复杂和繁复的，它需要综合考虑多方因素。整个