高升油田埋地钢质管道腐蚀原因及防护措施

马海峰

中油辽河油田分公司高升采油厂生产技术科，辽宁 盘锦 124125

高升油田有各类油、气、水输送管道1200km，其中99.5%以上使用的是钢质管道，尽管近年来在注水和供水系统应用了部分塑料管、钢塑复合管、玻璃钢管，但数量及极其有限，而且这些管线还存在维修不方便等局限性。钢质管道以其优越的性能、成熟的施工工艺在油田普及应用。而影响埋地钢质管道的寿命的主要因素是腐蚀，一旦管道腐蚀泄漏就会造成停输、环境污染，事故严重时还会造成一定社会影响，因此埋地钢质管道的腐蚀和防护已成为油田的一项重要工作。

1 钢质管道腐蚀的机理分析

高升油田所处地理环境是以水田为主，土壤中有空气、水分、CO2和盐等矿物质，而管道内部输送的是油、气、水等腐蚀性介质，随着蒸汽驱开发试验的开展，油井产出物中硫化氢含量也越来越高，这些腐蚀介质的存在导致了地下管道的化学腐蚀和电化学腐蚀。

2 油田埋地钢质管道腐蚀主要原因

2.1 管线外腐蚀原因

2.1.1 防腐层破损或失效引起的腐蚀

防腐层破损或失效造成管线外部环境腐蚀。油田埋地管线大多彩聚氨脂泡沫夹克管（俗称泡夹管），既对管道起保温作用又起防腐保护作用，一旦夹克层出现问题，水就会进入管道外壁腐蚀钢管。泡夹管出现问题的原因主要有：一是管线施工作业时机械设备碰撞或其它原因造成夹克层破损；二是补口质量差，现场补口的施工队伍人员素质不高，管理不到位，补口质量低下，已有事例表明腐蚀多从补口处开始。

泡夹管破损是钢管外壁腐蚀的主要因素。第一在泡夹层的破损处，土壤中的水分渗透到聚氨脂保温层内部，导致聚氨脂水解而析出大量酸性物质，使得钢管受到腐蚀。第二由于水分的渗入，泡夹层与管道界面总电阻增大，阻碍阴极保护电流，并在管道表面形成局部原电池，这种腐蚀不会受到阴极保护的控制。第三泡夹层的破损，使得杂散电流集中于破损处流出，从而引起腐蚀，在短期内就能造成管道的局部穿孔。

2.1.2 杂散电流腐蚀

杂散电流分直流杂散电流和交流杂散电流，由杂散电流引起的腐蚀称为杂散电流腐蚀。直流杂散电流的影响大于交流杂散电流的影响，但交流杂散电流也不可忽视。油田管线的交流杂散电流主要来源于管道两侧的高压输电变压器、高压输电线和抽油机、计量间、接转站内各种设备的电源接地极。由于防腐层的缺陷，杂散电流从破损处流入，形成阴极不受腐蚀。在土壤电阻率降低处，电流从破损处流出管道，致使排出管道的部分成为阳极而被腐蚀。

2.1.3 土壤应力腐蚀

管道在拐弯处受到较大的热应力，由于热应力和土壤应力成正比，热应力越大土壤应力就越大，在应力和腐蚀介质的共同作用下加速了腐蚀穿孔的速度。

2.2 管线内壁腐蚀原因

高升油田开发方式主要有注水、注蒸汽，间歇蒸汽驱注CO2等一系列措施，采出的原油成分复杂，含有大量的污水、伴生气、脂肪酸类物质、硫醇类物质、硫化物、碳酸盐和硫酸盐等，采出物中含量高，部分出砂井携带大量的地层油砂。管内的这些介质对管线腐蚀速度影响很大。

2.2.1 化学腐蚀

原油污水中氯离子的存在，使碳钢发生点蚀，并在点蚀坑内形成HCl，又加剧了点蚀坑的进一步发展而腐蚀。

2.2.2 电化学腐蚀

2.2.3 油砂冲蚀

原油中携带大量地层油砂，在层流状态下，由于策略作用粒径较大的砂粒沉积于管线底部，随液体流动时冲刷管线底部，磨损钢管使管线底部形成沟槽，加速内壁穿孔，同时冲蚀又为点化学腐蚀提供了基础。

2.2.4 硫酸还原菌造成腐蚀

采出的原油都在密闭系统中输送，形成缺氧环境。硫酸盐还原菌（SRB）大量存在于这种缺氧环境，能把原油或污水中的的S还原成S2-而产生H2S，H2S与Fe产生反应生成FeS造成腐蚀。SRB成群或菌落式附着在管壁上，它们附着的地方就会出现坑蚀而穿孔，同时H+去极化作用与细菌同时作用导致腐蚀加剧。

3 管道腐蚀防护措施

3.1 管道外腐蚀防护措施

1）不论是杂散电流腐蚀、聚氨脂水解还是腐蚀电池都是钢管防腐层质量引起的，因此提高钢管防腐保温的预制质量和现场补口质量是防止管道外腐蚀的主要措施，特别要加强对补口质量的监督检查，使管道的腐蚀环境得到有效控制；

2） 对管线进行检测，受到杂散电流腐蚀区域的防腐层破损点进行彻底检查，严重处挖开清理和修复；

3） 排除杂散电流，阻止保护电流的泄露，根据现场的实际情况，可以在管道的两侧埋设若干牺牲阳极接地体，将管道与这些牺牲阳极相连。这样当杂散电流进入管道后，电流由阳极区经管道接地体而流入大地，从而抑制了杂散电流流出对管道的腐蚀穿孔；

4） 实施区域性阴极保护。

3.2 管道内腐蚀防护措施

1）对钢管内壁涂敷防腐层实施内防护。目前国内防腐技术和补口工艺在逐步发展成熟，内挤涂砂浆衬里，内喷液体环氧涂料，整体挤涂聚氨酯涂料，熔结环氧粉末内防腐，内能衬塑料管等技术和工艺都已在各油田开始应用，能够较好的解决钢管内腐蚀问题；

2）对压力不高的污水输送管道，可以采用玻璃钢、钢骨架增塑复合管、增强热塑性塑料管，能够有效防止管壁内腐蚀，消除或减少穿孔现象，延长管线使用寿命；

3）在硫酸盐还原菌滋生严重的牛心坨地区，通过添加杀菌剂和紫外线杀菌相结合，减少细菌腐蚀；

4）对新建或更新改造的管线确定其最佳流速，使管内液体处于紊流状态，减少因层流砂、水分层对管线底部的冲蚀。

综上所述，只要强化防腐和补口质量，有选择的采用非金属管道，因地制宜的添加化学助剂，实施区域性阴极保护，油田埋地钢质管道就能得到有效防护，延长管线使用寿命，提高油田整体经济效益。

[1]吕德东，孙艳红，尹春峰，于宏亮.胜利油田典型区块埋地混输管道腐蚀结垢原因分析与防护措施[J].石油工程建设，2009(4).