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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

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胜利油田 地面 工程 系统 腐蚀 控制 技术 应用 王玉江
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全面腐蚀控制第26卷第4期2012年4月19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~ 70000,氯离子含量达到3× 104,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: 文献标识码: A 文章编号:1008012)0457000, of in li of of of is in 000l, up ×104mg/l. In as as of on li is in of s as of of in li is 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。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5000~70000,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使高含水集油管、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~a。例如,辛一含油污水处理站投产6个月就开始腐蚀穿孔,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经验交流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。,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。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。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20000,这是腐蚀速率高的主要原因。(2)田采出水的之间。水的腐蚀性随着比较高的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,把很少出现腐蚀问题。油田采出水的此条件下,氧气能迅速把化成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(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。 2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常造成点蚀。它的腐蚀性和有氧存在下腐蚀性加大。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。物因素(1)硫酸盐还原菌(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。它通过把原为2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。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。经验交流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。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,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。玻璃钢及复合管玻璃钢质量轻强度高,具有优异的耐腐蚀性,绝热性好,流体阻力小,运输安装简便,使用寿命长。从上世纪90年代中期开始在部分污水站应用,目前油田采出水腐蚀较严重的地区、污水站大都采用玻璃钢管。近年来,各种形式的钢塑复合管(E、骨架塑料管等)和中、高压玻璃钢管在油田的引进和应用也日趋扩大,2009年建成了中国第一座全玻璃钢污水处理站。阴极保护技术油田先后对长输或较长的输油管线100多条实施了阴极保护。目前阴极保护技术已成为埋地管道和储罐罐底板外壁保护不可缺少的措施。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。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。管道腐蚀监测与检测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。5 结束语管道和容器的腐蚀是直接关系到油田安全生产的大问题,腐蚀控制也不是一朝一夕的事,而是一项伴随油田开发建设、长期的、系统的工程,需要不断研究开发防腐新工艺技术,进行系统的管理,持续投入,保证设备设施健康安全运行。
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