张港油田管网腐蚀机理及防治对策
2013-09-05邓寺红
邓寺红
(中国石化江汉油田分公司江汉采油厂,湖北 潜江433123)
张港油田位于江汉盆地潜江凹陷张黄单斜带,为一西倾单斜构造,构造比较平缓,走向接近南北向,油藏西面受构造控制,低部位为水,向东岩性上倾尖灭。油藏深度1 543.8~1 617.8米,含油层位潜42油组,由于盐湖沉积,采出水矿化度高一般在250 000 mg/L左右。
1 张港油田管网腐蚀机理研究
油田生产过程中,采出液是对金属设备设施腐蚀的主要源头之一。油井采出液中含有溶解盐类对金属腐蚀有很大的影响,最常见的还有水中溶解的氧气、二氧化碳以及硫化氢气体,其次,油田水中存在的硫酸盐还原菌等微生物也会对金属产生严重腐蚀。尤其是在水处理和注水过程中,硫化物、细菌超标,造成钢材腐蚀加剧。
1.1 张港油田腐蚀原因分析
1.1.1 原油集输处理系统
通过调查发现,张港油田井下管杆腐蚀轻微,而地面集输管网与处理设备腐蚀严重。分析认为主要是硫化氢腐蚀,硫化氢主要是SRB还原系统污水中SO42-形成。张港地层不具备SRB繁殖的适宜条件,井口产出水SRB含量很低。黄36斜 -8井口采出水分析:SRB含量仅2.5个/ml。主要原因为张港油田油藏埋藏的较深(1 500 m~1 600 m),地层温度高,不适宜SRB存活。但在原油集输处理系统中,SRB大量繁殖生长(见表1)。
表1 黄36斜-8产出水细菌含量测定数据表
随着H2S含量增加,集输管线的腐蚀率明显增大(见图1)。
图1 张港油田产出污水中硫化氢对腐蚀的影响预测曲线
1.1.2 注水系统
张港油田注水水源是清水。虽然从站内检测SRB是合格的,但从注水井井口取样分析:SRB含量达到70个/ml,说明SRB在管线中有繁殖滋生现象,注入井筒水SRB超标(见表2)。
表2 张港注水系统沿程水中细菌含量表
1.2 腐蚀影响因素研究
1.2.1 温度和压力
通过模拟计算了采出水温度在20℃ ~100℃ 范围内腐蚀率的变化情况,一是压力的这种微小变化对腐蚀不产生影响;二是温度对腐蚀的影响非常敏感,特别是50℃ 以后腐蚀速率急剧加快,在80℃ 左右时达到最高值,温度超过90℃,腐蚀率迅速下降(见图2、图3)。张港油田系统运行温度在35℃ ~60℃ 之间,因此温度对腐蚀的影响非常明显。
1.2.2 p H 值
对于H2S水溶液的PH值在6时是一个临界值,当PH值小于6时钢材的腐蚀速率高,腐蚀液成黑色且浑浊;而Cl-和CO2的存在又可加剧H2S的腐蚀。当PH值小于7.0时,腐蚀速率明显加快;p H值大于7.0时,腐蚀速率明显减小并趋于稳定(见图4)。张港、代河污水PH值在6.8~7.0之间,因此PH值对腐蚀的影响较小。
图4 张港油田采出污水PH值对腐蚀的影响
1.2.3 二氧化碳
研究发现张港油田采出污水随着CO2含量的增加腐蚀速率直线上升(见图5)。
图5 张港油田采出污水CO2含量对腐蚀的影响
2 张港油田防腐对策研究
2.1 原油集输与处理系统
从上文分析来看,张港油田采出污水腐蚀的主要原因是H2S和硫酸盐还原菌(SRB)。针对H2S和SRB,参考目前国内防腐蚀技术的发展和应用情况,综合考虑,地面集输系统采用投加防腐、杀菌药剂,并结合特殊管材进行防腐。
2.1.1 杀菌剂评价
缓蚀剂评价依据行业标准SY/T 5890,通过测试加杀菌剂前后水样中细菌的含量,来计算杀菌剂的杀菌率。代河站及张港站采用 HC-407杀菌剂和KD-S06杀菌剂均有较好的杀菌效果(见表3)。综合考虑杀菌效果和药剂通用性,采取在张港和代河站投加HC-407的方案。
表3 张港站杀菌剂评价实验数据表
2.1.2 缓蚀剂评价
缓蚀剂评价依据的是行业标准SY/T 5273油田采出水用缓蚀剂性能评价方法--静态挂片法。经多次筛选,代河采用KD-H03缓蚀剂,张港站采用SB9806缓蚀剂可获得较好防腐效果(见表4)。
表4 张港站缓蚀剂评价实验数据表
2.1.3 药剂投加方案
张港站每日在加药点投加杀菌剂 HC 407,100 mg/L,缓蚀剂SB 9806,50 mg/L(见图6)。
图6 张港站药剂投加工艺流程
2.2 注水系统
注水系统腐蚀率超标的主要原因是细菌对药剂产生抗药性,根据药剂评价结果,将杀菌剂由SS313+1427调整为 HC407,投加浓度100 mg/L。实施后,张港站污水SRB含量和平均腐蚀率有明显下降,SRB含量由250个/ml下降到4.5个/ml,输油泵出口腐蚀率由0.1467 mm/a下降到0.045 mm/a。注水系统水质达标率大幅提高,FB、TGB两项指标均达到要求,平均腐蚀率由0.193 2 mm/a下降到0.052 mm/a。
3 结论和建议
1)张港油田腐蚀的主要原因是硫化氢腐蚀,硫化氢主要产生于硫酸盐还原菌还原污水中硫酸根离子;系统温度的升高、PH值的降低加剧系统的腐蚀。
2)投加防腐药剂是解决张港腐蚀的有效方法,通过评价选用的杀菌剂和缓蚀剂,可达到系统防腐和节约成本的目的。
3)在地面集输管线设施更新改造时可以考虑采用防腐的复合管材。
[1]罗英俊,万仁溥.采油技术手册(第三版)(下册)[M].北京:石油工业出版社,2012:1334.
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