中亚某油田回注水腐蚀性分析及治理措施

王 亮 刘德海 袁志坤 刘守檩 汪海波 杨朝晖

（1.青岛钢研纳克检测防护技术有限公司，山东 青岛 266071 2.中油国际曼格什套公司，哈萨克斯坦 阿克套 130000）

中亚某油田回注水腐蚀性分析及治理措施

王 亮1 刘德海2 袁志坤2 刘守檩1 汪海波1 杨朝晖1

（1.青岛钢研纳克检测防护技术有限公司，山东 青岛 266071 2.中油国际曼格什套公司，哈萨克斯坦 阿克套 130000）

采用静态和动态分析法分析了中亚某油田回注水的腐蚀性，分析了其腐蚀等级为严重的主要原因，并结合现场实际情况提出了腐蚀防护措施。

回注水 腐蚀 油田 治理措施

0 引言

在油气田的开发过程中，腐蚀是一个普遍存在的问题，腐蚀多发生在油气井管、套管及输送、储藏等环节的设备上，造成管道、集输管线、储罐的腐蚀穿孔泄露，不仅造成土壤、水污染，带来修复更换的巨大工作量甚至油水井停产报废，也日益成为威胁油气安全生产、增产增效的突出问题。因此，找到不同介质环境下腐蚀发生的影响因素，分析腐蚀过程原因及机理，总结以往的防腐蚀措施经验，因地制宜地选用合理的防腐蚀方法，有效地提高油气设备的使用寿命，对于整个石油工业的发展、保障能源安全具有至关重要的战略意义。

1 腐蚀概况

中亚某油田于1979年开始工业开发，1980年开始通过注水方式保持地层压力。注水水源主要有油田污水、海水、地层水、以及伏尔加河工业用水。随着油田的开发，综合含水率呈上升趋势。油田开采至今已有30多年，在石油开采和输送过程中的油水管设备和集输管线、储罐等不同程度地遭受着腐蚀破坏，因腐蚀造成的损失愈来愈成为影响石油正常生产的制约因素。

该油田水系统腐蚀情况较为严重，我们针对水系统内相关储罐、管道和注水井展开了调查。

1.1 储罐

储罐本体材质为09Г2С-12，与我国Q295和09Mn2相当，为低合金结构钢，锰含量为1.3%～1.7%，该种材质塑性、韧性和可焊性较好；罐底板厚度为8mm，第一、二层壁板厚度分别为10mm和9mm。调查维修记录发现:通常3～7年储罐的底板及侧壁第一层和第二层壁板就要更换或者维修，新建储罐有2年即发生泄漏的案例。图1为罐底板上表面腐蚀形貌。可以看出，罐底板上表面腐蚀非常严重，局部有明显的腐蚀坑，直径约1cm，坑深大于3mm。

图1 罐底板上表面腐蚀形貌

1.2 地面管线

注水管线材质均为普通碳钢，注水总管壁厚12mm，支管为8mm和10mm厚。注水管线为地面管线，外腐蚀轻微，内腐蚀十分严重，管线的使用寿命为4～6年，个别管线使用1年后即发生穿孔泄漏。图2为注水管线内壁腐蚀失效形貌。由图2可以看出在管内底部出现明显的沟槽状腐蚀，局部已穿孔。

1.3 注水井

该油田注水井油管材质等级为K55，外径为73mm，厚度为5.5mm。注水井油管大部分都腐蚀比较严重，主要为油管自内而外的腐蚀穿孔，另外，在部门丝扣处有明显的局部腐蚀，甚至穿孔，油管腐蚀形貌如图3所示。

图2 注水管线内壁腐蚀失效形貌

图3 注水井油管腐蚀形貌

2 回注水腐蚀性研究

为了研究回注水的腐蚀性，采用现场静态分析和实验室动态分析的方法进行研究，并与油田用腐蚀挂片测得的腐蚀速率进行了对比。

2.1 静态分析

利用CMB-2510A型便携式腐蚀测试仪在该油田的12个注水站对回注水腐蚀性进行了现场静态测试，测试结果如表1所示。从表1评级结果可以看出，11个注水站的回注水的腐蚀性等级为高或者严重，评级参照标准SY/T0026-1999[1]。

表1 回注水静态腐蚀速率测试记录表

2.2 动态分析

选取3#、5#、7#、9#注水站水样进行实验室动态分析，利用电化学工作站极化曲线法测试溶液的腐蚀速率，测试过程（整个实验体系为敞口开放式）中溶液在搅拌状态下，控制流动速率在1m/s。测定的极化曲线如图4所示。利用测定腐蚀速率的极化曲线外推法得出试验材料每种腐蚀介质条件下的腐蚀电流密度，再转化为腐蚀速率，如表2所示。

表2 回注水动态腐蚀速率测试记录表

图4 3#、5#、7#、9#注水站水样动态法极化曲线

2.3 腐蚀挂片

表3为油田工作人员用腐蚀挂片计算得出的腐蚀速率。从表3中数据和表1、2对比可以看出，动态法测得的腐蚀速率与挂片法测得的腐蚀速率接近，而静态法测得的腐蚀速率比与挂片法测得的腐蚀速率小很多，且无明显相关性。由此可见，流速是影响回注水腐蚀性的重要因素，该结果也从侧面说明，溶解氧的扩散速率是影响注水管线在回注水中腐蚀的重要影响因素，与杨朝晖[2]等人研究的注水井油管内壁主要为氧腐蚀的研究结果一致。

表3 挂片法腐蚀速率记录表

3 治理措施

由于回注水系统的腐蚀的发生主要受阴极过程控制，主要的阴极去极化剂为氧，只要将回注水的氧含量控制在一定范围内，即可使腐蚀速率大大降低。但该国相关标准对回注水中的含氧量要求比较宽泛，且原油处理过程为开式流程，降低氧含量的处理方式操作难度大，投资费用高，难以实现。但可以从以下方面来降低因回注水的强腐蚀性导致的危害:

（1）缓蚀剂。选择合适的缓蚀剂和适当的加注方式，该方法可降低整个回注水系统及采油系统的腐蚀速率；

（2）阴极保护。针对投资较高、维修不便的腐蚀严重部位，实施阴极保护，例如注水罐、油水井管和抽油杆；

（3）玻璃钢管。对于压力较低的集输管线，用玻璃钢管代替钢管。

[1] 高峰等. SY/T 0026-1999,水腐蚀性测试方法[S].北京:国家石油和化学工业局,1999.

[2] 杨朝晖, 于鸿江, 李健, 黄涛, 郭勇, 李向阳. 海外大型油田油水井钢管的腐蚀机理[J].钢铁研究学报,2015,27(5):50-54.

Corrosion Inspection of Re-injection Water and Solution in Central Asia

WANG Liang1, LIU De-hai2, YUAN Zhi-kun2, LIU Shou-lin1, WANG Hai-bo1, YANG Zhao-hui1
(1.Qingdao NCS Testing & Corrosion Protection Technology Co., Ltd. Qingdao 266071 China; 2. PetroChina International Mangistau Company, Aktau 130000 China)

Static analysis and dynamic analysis methods were adopt to research the corrosiveness of the re-injection water, the mechanisms were analyzed, and the corrosion protection methods were provided according to the actual situation.

re-injection water; corrosion; oilfeld; solution

TE38

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.11.061.03

王亮（1984年-），男，山东曲阜人，工程师，硕士，主要从事石油化工装置与埋地管道的腐蚀检测及防护工作。