注水井管道腐蚀与防护措施

2014-03-08李永太西安石油大学

油气田地面工程 2014年12期

李永太西安石油大学

注水井管道腐蚀与防护措施

李永太西安石油大学

油田注水井中影响管道腐蚀的因素较多，如溶解的CO2、氧气、H2S、盐类、菌类、污垢、温度、流速等，不同性质的注水井对管道的腐蚀程度不同。通过对注水井管道腐蚀原因和腐蚀机理的分析，有针对性地提出管道防腐技术。当前国内注水井管道防腐技术大致分为三类：一是采取有效手段去除回注水中的腐蚀性物质，从根本上防止腐蚀产生；二是更换注水井管道，换掉被腐蚀不能用的管道；三是改变管道材质，通过防腐性材质管道避免腐蚀发生。在分析注水井管道腐蚀原因和总结防腐技术基础上，提出加大研究、加强检查、结合实际选择防腐技术等有效措施，以确保防腐效果。

注水井；管道；防腐；试验；缓蚀剂

油田注水井中影响管道腐蚀的因素较多，如溶解的CO2、氧气、H2S、盐类、菌类、污垢、温度、流速等，不同性质的注水井对管道的腐蚀程度不同，通常对油田注水井管道腐蚀分为三类：一是溶解气体腐蚀，二是含硫化合物污水腐蚀，三是高盐高铁含量污水腐蚀[1]。

1 注水井管道防腐技术

通过对注水井管道腐蚀原因和腐蚀机理的分析，有针对性地提出管道防腐技术，当前国内注水井管道防腐技术大致分为三类[2]：一是采取有效手段去除回注水中的腐蚀性物质，从根本上防止腐蚀产生；二是更换注水井管道，换掉被腐蚀不能用的管道；三是改变管道材质，通过防腐性材质管道避免腐蚀发生。

1.1 氮化材质管道防腐

变换注水井管道材质是防腐最主要也是最能广泛推广的方法，针对注水井管道腐蚀严重的问题，对多种材质管道（主要包括常用的镍淋镀油管、渗氮油管、水井修复油管、钛纳米材质油管、不锈钢管道、改性玻璃内衬管道、普通涂料管道等材质）进行试验。

根据各种类型管道的应用效果对比分析，渗氮油管的防腐效果最好且副作用较小，渗氮油管由于采用了氮化工艺使得管道表面光洁、硬度较高，耐腐蚀性能良好。

渗氮油管在注水井管道中防腐效果十分好，基本不存在点腐蚀现象，防腐效果是普通油管的多倍。由于氮化层表面渗氮的影响，腐蚀产物或反应物在氮化膜表面吸附，形成一层有效的保护膜，可以很好地保护管道以避免进一步腐蚀，防腐效果好，可以在注水井管道中进行推广应用。

1.2 增加缓蚀剂防腐保护

针对油田注水井的工艺特征，增加缓蚀剂是较好的防腐技术。根据油田实际特征和注水井回注水成分，进行缓蚀剂筛选，增加缓蚀剂浓度（一般为30～50mg/L），可以有效降低管道腐蚀速率从而提高管道使用寿命[3]。油田注水井管道防腐缓蚀剂主要有氨基三亚甲基膦酸（ATMP）、乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMP）、乙二胺四甲叉膦酸（HDTMPA）、羧基亚乙基二膦酸（HEDP）、多氨基多醚基甲叉膦酸（PAPEMP）、2—膦酸丁烷—1，2，4—三羧酸（PBTCA）、水解聚马来酸酐（HPMA）、聚丙烯酸（PAA）、膦酰基羧酸共聚物（POCA）、聚环氧琥珀酸（PESA）、聚天冬氨酸（PASP）等。对上述缓蚀剂进行筛选实验，得出防腐率结果，缓蚀剂的防腐效率全部都在50%以上，其中PAPEMP的防垢率达到了最高的84.38%，其次是防垢率为81.32%的POCA，其中HPMA的防垢率最低只有57.02%。由于防垢剂的使用还需要考虑成本问题，PAPEMP的价格十分昂贵，虽然防垢效果最好，但是成本难以承受，POCA的防垢率效果较好且价格较为低廉，油田企业应根据注水井实际情况及经济状况进行缓蚀剂选择。

1.3 采用油套环空保护

（1）环空保护液保护技术。环空保护液保护技术主要是针对油田注水井管道外壁腐蚀严重而采用的一种防腐技术，对管道外壁防腐具有较好效果。在检管作业时，进行腐蚀环安装，作业完成后大排量洗井，至井出口水质稳定为止，然后进行管线固定和试压，由套管反挤2%～5%环套空间防护液，开井进行正常注水，油套环空加入微生物控制剂、杀菌剂、缓蚀剂等保护液，防止油套空间产生细菌、腐蚀物等物质，控制和抑制管道腐蚀现象。

（2）阴极保护防腐技术。在油田注水井管道上应用阴极保护短节，根据注水井管道腐蚀实际情况，在管道每一段连接相应的短节，从而达到减少油套管腐蚀的目的。阴极保护防腐技术目前在注水井管道防腐应用较少，防腐有效期一般只有1年左右，并且根据不同注水井需要采用不同的保护块，保护短节安装间距不一样给广泛推广应用造成不便。