埋地管道的腐蚀与防腐

3、多重乳化原油（W/O/W、O/W/O）
多重乳化原油是分散介质的液滴中包含有连
续相液体的液珠。
乳化原油类型的复杂性可能是一些乳化原油
难以彻底破乳的原因之一。
二、油包水乳化原油的破乳 1、油包水乳化原油的破乳方法 （l）热法
（2）电法
（3）化学法
（1）热法
减少乳化剂的吸附量 减小乳化剂的溶剂化程度 降低分散介质的粘度
2-
SRB
S2- + 4 [O]
阳极反应
Fe → Fe2+ + 2e
+）阴极反应 [O] + H2O + 2e → 2OH电池反应 Fe + [O] + H2O → Fe2++ 2OH-
土壤水中的铁菌（IB），喜氧菌，可将Fe2+ 氧化为Fe3+，产生腐蚀。 4 Fe2+ + O2 + 2H2O IB 4Fe3+ + 4OH-
前 言
污水处理 （1）除5）缓蚀 （6）杀菌
前 言
二、原油集输用到的化学剂 管道与设备防腐层中的各种化学剂 乳化原油破乳剂
起泡沫原油消泡剂
原油降凝剂和减阻剂 天然气处理剂 污水处理剂
本章主要内容
11-1 11-2 埋地管道的腐蚀 埋地管道的防腐
金属腐蚀
长其起作用时间，提高破乳效果。
4、高分子破乳剂的发展趋势
（3）由直链线型转向支链线型 引发剂：
羟基系列→酚醛树脂
氨基系列→多乙烯多胺 （4）开发新型的破乳剂 破乳剂具有专一性 新型高分子破乳剂：含硅、含氮、含磷、含硼
不含氧烷基的水溶性聚合物：碳酸亚乙酯代替氧
烷基化合物合成高分子破乳剂 （5）复配使用
A ——平行截面间的截面积，m2；
L —— 平行截面间的垂直距离，m。
第十一章 埋地管道的腐蚀与防腐
第二节
埋地管道的防腐
一、覆盖层防腐
定义： 覆盖层：

为使金属表面与腐蚀介质隔开而覆盖在
金属表面的保护层。
覆盖层防腐法：

用覆盖层抑制金属腐蚀的方法。
1. 石油沥青防腐层
好的防腐层：


二、土壤腐蚀
1．土壤水中含氧时产生的腐蚀
管道中不均匀部分的通过微电池产生腐蚀： 阳极反应 2Fe → 2Fe2+ + 4e
+）阴极反应 O2 + 2H2O + 4e → 4OH电池反应 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2++ 4OH-
2．土壤水含酸性气体时产生的腐蚀
若土壤水中含硫化氢和二氧化碳，则它们 可在水中解离。 H2S → H+ + HS-
• 底漆 – 由煤焦油和煤焦油沥青溶于二甲苯制成 • 煤焦油瓷漆
（分为三类：软化点分别为大于 100 ℃、105 ℃、120 ℃） – 煤焦油 – 煤焦油沥青 – 煤粉
• 内缠带：玻璃纤维织成的毡带，浸渍了胶粘剂 （如乙烯与乙酸乙烯酯共聚物） • 外缠带：玻璃纤维织成的毡带，煤焦油瓷漆。
3、聚乙烯防腐层
（2）电法
在电场作用下，水珠被极化变成纺锤形 表面活性剂取向并浓集在变形水珠的端部，使垂 直电力线方向的界面保护作用削弱，导致水珠沿 垂直电力线方向聚并，引起破乳。
（3）化学法
用破乳剂破坏油包水乳化原油的方法。 低分子破乳剂 效率低
高分子破乳剂
高效
2、油包水乳化原油的破乳剂
（1）低分子破乳剂 脂肪酸盐


I号石油沥青：

软化点为95～110℃的 输送液体温度低于50 ℃的埋地管道 软化点为125～140℃ 输送液体温度在50～80 ℃范围的埋地管道。

II号石油沥青

内缠带：为玻璃布（由玻璃纤维编织而成） 外缠带：聚氯乙烯工业膜（膜上涂有由氯丁 橡胶与松香混合制得的胶粘剂）

2．煤焦油瓷漆防腐层
3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理
对乳化剂的增溶： 高分子破乳剂的一个分子或少数几个分子即 可形成胶束，这种高分子胶束可增溶乳化剂分子， 引起乳化原油的破乳。
4、高分子破乳剂的发展趋势
（1）相对分子质量继续升高 使用扩链剂：醛、二元羧酸、多元羧酸、环 氧衍生物、多异氰酸酯。 （2）由水溶性转向油溶性 油田产液中水含量越来越高； 水溶性破乳剂主要分配在水中，因而破乳效 果越来越差； 而油溶性破乳剂主要分配在油中，因而能延
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 ↓ （白色） 3Fe(OH)2 + 2OH- → Fe3O4 + 4H2O + 2e （黑色）
2Fe3O4 + 2OH- + (3n-1)H2O → 3Fe2O3 · nH2O ↓ + 2e
（红色） Fe2+ + S2- → FeS ↓
（黑色）
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 ↓ （棕色）


乙烯与乙酸乙烯酯共聚物 乙烯与丙烯酸乙酯共聚物 乙烯与顺丁烯二酸甲酯共聚物

有很强的粘结作用
3. 外层： 为高密度的聚乙烯、聚丙烯 有很好的机械强度。
主要缺点：成本高
二、阴极保护法
覆盖层防腐法必须与阴极保护法联合使用


在涂敷过程中防腐层不可避免地会出现漏涂点。
在使用期间防腐层在各种因素作用下，会产生 剥离、穿孔、开裂等现象。
2.牺牲阳极的阴极保护法
定义：将被保护金属和一种可以提供阴极保护电 流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保 护金属腐蚀速率降低的方法。
牺牲阳极
电位比被保护金属还要负的金属或合金。 好的牺牲阳极应满足： ①电位足够负 ②电容量大
单位质量牺牲阳极溶解所能提供保护电流的电量。
③电流效率高
牺牲阳极的实际电容量与理论电容量的比值，以 百分数表示．
沥青质酸等）和油湿性固体颗粒（如蜡颗粒、沥 青质颗粒等）。
2、水包油乳化原油（O/W）
水包油乳化原油是以水作分散介质，以原油作
分散相的乳化原油。
三次采油（尤其是碱驱、表面活性剂驱）采出
的乳化原油多是水包油乳化原油。
乳化剂：
活性石油酸的碱金属盐
水溶性表面活性剂
水湿性固体颗粒（如粘土颗粒等）
第三篇 集输化学
第十一章 埋地管道的腐蚀与防腐
前 言
集输化学是集输工程学与化学之间的边 缘科学。 集输化学是研究如何用化学方法解决原油 集输过程中遇到的问题。
前 言
一、原油集输遇到的化学问题：
管道与设备的防腐
乳化原油的破乳
起泡沫原油的消泡
原油的降凝输送和减阻输送
天然气的脱水和脱酸性气体 污水处理
阴极保护法是覆盖层防腐法的补充防腐法。
1．外加电流的阴极保护法
定义：
将被保护金属与直流电源的负极相连，由外加电流 提供保护电流，降低腐蚀速率的方法。
基本原理：
①在腐蚀电池中，阳极是被腐蚀，阴极不被腐蚀。
②将直流电源的负极接在需保护的金属上，将阳极接 在辅助电极上，使被保护金属整体变成阴极，产生 保护电流。 ③被保金属与直流电源的负极相连，它发生的是阴极 反应，因此得到保护．
（2）高分子破乳剂
（2）高分子破乳剂
3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理
（1）低分子破乳剂的破乳机理: 低分子破乳剂都是水溶性破乳剂（HLB值大于 8）； 对油包水乳化原油乳化剂（HLB值一般在3～6
范围）是反型乳化剂；
通过抵消作用使油包水乳化原油破乳。
3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理
（2）高分子破乳剂的破乳机理: 高分子破乳剂中的水溶性破乳剂有抵消作用。 高分子破乳剂主要通过下列机理破乳： 不牢固吸附膜的形成(有分支结构)； 对水珠的桥接（高分子）； 对乳化剂的增溶（是高分子表面活性剂）。
浓差腐蚀：土壤腐蚀还与土壤的空隙 度、渗透率和水、气的饱和度密切相 关。与埋地管道接触的土壤存在上述 因素的差别时，可产生浓差腐蚀。 空隙度、渗透率和气的饱和度低的土 壤为阳极。 浓差腐蚀是一种重要的腐蚀形式。
土壤电阻率 综合反映土壤的腐蚀。
A R L
—— 土壤电阻率，Ω·m；
R —— 平行截面间土壤的电阻，Ω；
④溶解均匀
⑤腐蚀产物易脱落
⑥制造简单、来源广、成本低
• 在牺牲阳极使用时，必须在它的周围加入
由硫酸钠、膨润土和石膏粉组成的填包料。
填包料起减小牺牲阳极的接地电阻，增加
输出电流和使腐蚀产物易于脱落的作用。
第三篇 集输化学
第十二章 乳化原油的破乳 及起泡沫原油的消泡
本章主要内容
12-1 12-2
烷基硫酸酯盐
烷基磺酸盐
烷基苯磺酸盐
OP型表面活性剂 平平加型表面活性剂
吐温型表面活性剂
（2）高分子破乳剂
由引发剂和环氧化合物反应生成。 引发剂：丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯 四胺、四乙烯五胺、酚醛树脂、酚胺树脂 环氧化合物：环氧乙烷、环氧丙烷
扩链剂：提高相对分子质量，如二异氰酸酯、 二元羧酸等。 封尾剂：改变破乳剂的亲水亲油平衡值，如松 香酸、羧酸等。
三、水包油乳化原油的破乳 1、水包油乳化原油的破乳方法 （1）热法 （2）电法
在中频（1×103～2×104Hz）或高频（大于 2×104Hz）的高压交流电场下进行 在电场的作用下，由于乳化剂吸附层的有序性 受到干扰而使保护作用削弱，导致油珠聚并， 引起破乳。
（3）化学法
使用破乳剂
三、水包油乳化原油的破乳
CO2 + H2O → H+ +HCO3阳极反应 +）阴极反应 电池反应 Fe → Fe2+ + 2e 2H+ + 2e → H2↑ Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑
3．土壤中由细菌产生的腐蚀
土壤水中的硫酸盐还原菌（SRB）,厌氧菌，可将 硫酸盐还原为硫化物和 [O]，产生腐蚀。 SO4
第一节
乳化原油的破乳
一、乳化原油的类型
1、油包水乳化原油（W/O） 2、水包油乳化原油（O/W） 3、多重乳化原油（W/O/W、O/W/O）
1、油包水乳化原油（W/O）
油包水乳化原油是以原油作分散介质，以水作分
散相的乳化原油。
一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水
乳化原油。
乳化剂：主要是原油中的活性石油酸（如环烷酸、
聚乙烯防腐层的产生方法： 挤压包覆法 将聚乙烯加热熔化， 挤压包覆在涂有底胶的管道外壁形成防腐层 胶粘带缠绕法 在聚乙烯带表面涂上粘胶，制得聚乙烯胶粘带 将聚乙烯胶粘带缠绕在涂有底漆的管道外单形 成聚乙烯防腐层
4．聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层
以聚氨酯泡沫为内保温层，以聚乙烯为外保护 层的复合保温防腐层。
3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理
不牢固吸附膜的形成： 因高分子破乳剂在界面上取代原来的乳化剂 后所形成的吸附层不紧密（特别是支链线型的高
分子破乳剂），保护作用差。
3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理
对水珠的桥接： 由高分子破乳剂可同时吸附在两个或两个以 上水珠的界面上引起，这些为破乳剂分子连系起 来的水珠有更多的机会碰撞、聚并。
埋地管道的材料多属金属材料。 金属腐蚀：金属与周围环境起化学或电化学 反应而导致破坏。 为了减少埋地管道的腐蚀，需要使用有效的 防护法。
第十一章 埋地管道的腐蚀与防腐
第一节
埋地管道的腐蚀
一、土壤
1、土壤由四部分组成：
矿物 有机质 水 空气

2、土壤的相组成：
固相：矿物颗粒和有机质 液相：土壤水 气相：空气。
2、水包油乳化原油的破乳剂 （1）电解质 （2）低分子醇 （3）表面活性剂 （4）聚合物 （5）复配
2、水包油乳化原油的破乳剂
（1）电解质 盐酸、氯化钠、氯化镁、氯化镁、硝酸铝、氧 氯化锆 破乳机理：减小油珠表面的负电性； 改变乳化剂的亲水亲油平衡。
2、水包油乳化原油的破乳剂
5．熔结环氧粉末防腐层
将加有固化剂的环氧树脂粉末喷涂在金属表面， 在150～180 ℃下烘15min，即可得到坚韧的熔 结环氧粉末防腐层。
6．环氧煤沥青防腐层
由环氧煤沥青底漆、中层漆和面漆组成。
7．三层型的复合防腐层
1. 底层 环氧树脂， 有很好的防腐性、粘结性与热稳定性； 2. 中层 为各种含乙烯基单体的共聚物
2. 煤焦油瓷漆防腐层 3. 聚乙烯防腐层 4. 聚乙烯聚氨酯泡沫保 温防腐层 5. 熔结环氧粉末防腐层
热稳定好
化学稳定好
生物稳定好 机械强度高


电阻值高
渗透性低
6. 环氧煤沥青防腐层
7. 三层型防腐层
1．石油沥青防腐层
定义
以石油沥青涂料为主要材料组成的防腐层。
沥青防腐层的结构： 底漆：由石油沥青溶于工业汽油制成。 石油沥青：
乳化原油的破乳 起泡沫原油的消泡
前 言
原油乳化及起泡的原因：
（1）原油中含有各种表面活性物质如环烷酸、 脂肪酸、胶质、沥青质等； （2）增产措施、提高原油采收率注入地层表面 活性剂、聚合物等； 它们可吸附在油水界面或气液表面，对液 珠和气泡有稳定作用，由此产生原油乳化 和起泡沫问题。
第十二章 乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡