采油厂油气开采和集输系统腐蚀预测研究

王先民 程江 张荣奇

摘 要：腐蚀问题一直以来都是采油厂油气开采和集输系统过程中的常见问题，目前导致集输系统腐蚀的主要原因有氯离子浓度高，碳酸氢离子比较低，并且如果单井中含有硫离子和二氧化碳，将会导致腐蚀问题更加复杂。本文将主要通过对大庆油田采油厂的集输系统的产出水，原油以及污水进行腐蚀调查研究，通过分析得出导致集输系统发生腐蚀的主要原因，并且得出分析结论，希望对日后的工作有所帮助。

关键词：采油厂；油气开采；集输系统；腐蚀预测

自从大庆油田开发以来，地面的各种管道线路以及设备都出现了不同程度的腐蚀，如果采油厂的集输系统发生腐蚀，那么将会严重影响油气的质量，但是由于更换新的地面管线或者设备将会花费大量资金，不利于采用厂的经济建设的，因此必须对集输系统的腐蚀进行预测研究，然后针对不同种类的腐蚀采用有效的措施来提高设备和管线的使用寿命，从而减少采油厂的支出。

一、腐蚀实验研究

在进行腐蚀试验的过程中，首先要选取具有代表性的水样，然后对水样进行静态腐蚀试验测定，进行静态腐蚀试验用到的主要方法是经典失重法，在进行完静态腐蚀试验之后，再经营静态，动态下腐蚀速率的测定，在进行测定腐蚀速率的实验中用到的仪器主要是微分极化腐蚀测试仪。通过对试验的结果进行分析，我们可以发现腐蚀的速率主要受氯离子浓度和碳酸氢离子浓度的影响，而当氯离子浓度高，碳酸氢离子浓度低时发生腐蚀的速率最快。通过对大庆油田采油厂的水样进行腐蚀试验，我们可以发现虽然水样的总矿化度比较低，但是存在着一种氯离子浓度高，碳酸氢离子浓度低的态势，所以目前采油厂集输系统的腐蚀问题很严重，并且这种腐蚀主要是均匀腐蚀和溃疡腐蚀。另外，如果影响腐蚀速度的原因还有空气中的氧气浓度和空气的搅拌速度。原油中是否有油包水是影响碳钢腐蚀速率的原因，因为如果原油中没有油包水，那么碳钢基本不腐蚀或者腐蚀的速率很低，如果原油中存在着油包水，那么腐蚀的速率很大，且呈现增长的趋势。水质查的单井和含硫化物的单井腐蚀速率都比较快，因此，采油厂应该加强对这些单井重视，积极采取相应的的腐蚀防护措施。

二、腐蚀实验分析

1、水质分析

通过对大庆油田采油厂的水质进行分析，我们可以发现水质的总矿化度比较高，如果水质中具有高浓度的氯离子和碳酸氢离子，那么这两种离子将会发生反应，最终导致碳钢在发生均匀腐蚀的基础上，产生严重的局部腐蚀而导致穿孔。但是，通过对我们采油厂的水质进行分析我们发现氯离子浓度高，但是碳酸氢离子浓度却很低，由此可见氯离子是导致采油厂集输系统腐蚀的主要原因，另外产出水的温度适宜，由于存在着硫离子和氧气，所以集输系统的腐蚀将会更加严重。

3、腐蚀产物分析

通过对腐蚀产物进行分析，我们可以发现大庆油田采油厂的腐蚀产物主要是三氧化二铁和碳酸钙。腐蚀产物不同，那么导致腐蚀的原因也不一样，大庆油田采油厂导致腐蚀的原因主要是氯离子和氧气发生反应，然后形成棕黄色的绣层表面，内层主要为灰黑色疏松物。

3、电化学测量

在进行电化学测量的过程中，我们用到的是332系统，并且在室温的环境下进行，在测量过程中，发现了阳极极化时，在不同的水质中，电解表面的溶解形态也会不同。腐蚀产物或者体系中的某些离子都会不会对速率有明显的影响。阴极反应过程不仅有水中的氧气参与，而且还有水中的氧化物参与，因此在实际生产过程中发生的腐蚀情况，如果要判断发生腐蚀的原因不仅需要根据实际生产的问题，速率，腐蚀的现象，而且还需要根据水中的氧含量和水质成分的波动情况进行判断。

三、结论

1、大庆油田油井产出水的水质大部分为较弱的结垢型水，而这种水质很容易在集输系统表面形成碳酸钙，如果在集输系统表面上形成了碳酸钙，那么将会严重影响系统的输液能力，因此采油厂应该注重对集输系统的防垢，从而保证集输系统的高效性。

2、通过对大庆油田进行腐蚀试验的，我们可以发现大庆油田水质中的氯离子浓度和其他油田的氯离子浓度基本没有差别，但是大庆油田水质中的碳酸氢离子浓度非常的低，因此大庆油田潜在的腐蚀现象更为严重。高氯离子浓度和低碳酸氢离子浓度带来的腐蚀主要是均匀腐蚀和溃疡腐蚀。如果集输系统发生了结垢，那么将会有效制止这种腐蚀现象的发生，而导致这一现象的主要是因为形成的水垢把腐蚀部位给覆盖了，但是为了保证集输系统的高效性必须多其进行防垢工作，所以采油厂在进行防垢工作的同时，也要考虑抑制腐蚀的问题。

3、在实际生产过程中，大庆油田有部门单井中的原油和水中含有一定量硫化物，特别是以油包水形式存在的油井，腐蝕现象更为严重，因为硫化物和氧气发生反应，可以加快集输系统的腐蚀速率。在实际生产过程中，采油厂必须对个别油井的腐蚀问题引起高度的重视，因为不解决个别油井的腐蚀问题，不仅会对其造成严重的危害，而且还会对集输系统造成严重的腐蚀，从而在一定程度上影响了采油厂生产的效率。

4、水中的氧气或者氧化物是导致腐蚀的关键因素，因为为了抑制集输系统腐蚀现象的发生，必须从根本上解决问题，也就是杜绝含氧物质的来源。如果含氧物质进入注液系统，那么将会加快集输系统腐蚀的速率，为了杜绝含氧物质的来源，我们可以在注水系统中采用相应的防氧技术措施。

参考文献：

[1] 卢洪源.新时期油气集输系统节能降耗技术研究与分析【J】.中国石油和化工标准与研究，2013，19：74.

[2] 郭卫功，贾中霞，李庆武.浅议油田油气集输系统的节能降耗技术【J】.中国石油和化工标准与质量，2012，11：109.

第一作者简介：王先民，1973年3月出生，现就职于大庆油田有限责任公司第八采油厂，大庆油田首席技师。