油田污水腐蚀影响因素研究

赵慧铃

摘 要： 中国油田开发的不断深入，许多油田已从开发初期的低含水状态，发展到中后期的高含水状态。在油田开发过程中产生的污水越来越多，设备的腐蚀也越来越严重。油田腐蚀性污水不仅造成污水输送管道渗漏穿孔，而且给污水处理设施的运行带来极大的不便。由此可见，腐蚀控制已成为油田污水处理中亟待解决的问题。

关键词： 油田;污水;腐蚀因素;防腐

【中图分类号】TE983     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0032-01

油田污水腐蚀作用加速了管道的腐蚀，严重影响了油田的正常生产，如何缓解腐蚀速率是油田污水研究的重要内容。因此，探讨不同的因素对油田污水腐蚀速率的影响有重要意义。

1 概述

为了降低腐蚀速率，油田一方面更换耐腐蚀的材料，另一方面在污水系统中投入防腐剂。但通常效果并不理想，至今多数油田腐蚀率居高不下，其中一个很重要的原因是防腐措施缺少针对性。油田污水因油藏不同而具有多样性，其矿化度及离子组成、含油量及含油性质、细菌组成及活性等存在较大差异。而腐蚀有化学因素引起的化学腐蚀和生物因素引起的生物腐蚀，这两类腐蚀在实际情况下难以严格区分。

2 油田污水腐蚀影响因素

油田污水的腐蚀主要表现为对钢制管道设备的电化学腐蚀，影响其腐蚀程度的影响因素包括溶解氧、Cl-、CO2、pH、微生物等。

（1）溶解氧的影响。溶解氧对钢材的腐蚀是最直接的，也是污水中钢材局部腐蚀最主要成因之一。在钢材中通常含有一些惰性杂质，可与铁构成原电池发生电化学腐蚀，阳极反应：Fe→Fe2++2e;阴极反应：O2+2H++2e→2OH-，并且这种腐蚀在一定程度上随溶解氧的浓度增大而增大。

（2）Cl-对腐蚀的影响。活泼性强的Cl-会吸附在金属表面的钝化膜上，挤掉膜上的氧原子与钝化膜中的阳离子结合成为可溶性氯化物，露出新的铁面，加速腐蚀。相关研究表明，当油田污水中[Cl-]<3000mg/L时，随着Cl-浓度的升高，腐蚀率逐渐增大;当[Cl-]>3000mg/L时，随着Cl-浓度的继续升高，腐蚀率反而下降。这是因为Cl-浓度过高时，会使氧的溶解度显著降低，致使吸氧腐蚀率降低。

（3）CO2对腐蚀的影响。CO2溶解于水中呈弱酸性，会电离出H+和HCO3-，这两种离子会加速钢材的电化学腐蚀。加之CO2腐蚀钢材形成的产物都是易溶的，不易形成保护膜，因此腐蚀速度会随浓度CO2增大而加快。但研究表明CO2浓度增加到一定值时，腐蚀速率会趋于平缓，这是由于污水中的CO 2接近饱和，溶液的p H值和HCO3--含量基本不变，腐蚀速度也保持不变。

（4）pH对腐蚀的影响。pH值在酸性条件下，对钢材造成的氢的去极化腐蚀十分明显。研究表明，没有保护措施的碳钢在碱性水中的均匀腐蚀速率将低于酸性水，但是pH值在4～10范围内同样存在着pH值对腐蚀速率的影响。

（5）微生物对腐蚀的影响。微生物对腐蚀主要是其生命活动过程对钢材造成的间接腐蚀，在这些造成腐蚀的微生物中，硫酸盐还原菌（SRB的影响最为重要。通常随着SRB数量的增多，腐蚀速度也随之增大。

3 多因素共存对腐蚀速率的影响

3.1 溶解氧与硫化物共存。取1000mL用沉淀试液，倒出足量的水样到细口瓶中使之溢流，测定溶解氧含量。配制一定硫化氢浓度（0～100mg/L）水样，分别取100mL到细口瓶中，保持硫化氢含量一定，调pH为7.5，重复5次。

3.2 CO2与硫化物共存。取三组现场回注水1000mL到1～5号细口瓶，用氮气驱氧，确定配置的采出液不含溶解氧。第一组不作特殊处理，第二组用氢氧化钠溶液改变试液值，第三组中充人二氧化碳，提高试液中二氧化碳浓度，然后用酸碱滴定法测各组中二氧化碳浓度准确值，保持各组试液中的CO2含量一定，改变硫化物含量，测定CO2与硫化物共存时的影响结果。当回注水中硫化物和co拱存时，CO2含量低时，随着硫化物浓度的增大腐蚀速率相应增大，但整体腐蚀速率较低;随着CO2浓度增大（30mg/L），可以看出腐蚀速率急剧加快，腐蚀速率增大。

3.3 C1-含量与硫化物。分别取1000mL采出水装进1～6号细口瓶中，通入N2驱氧。加入Na Cl将采出水配制不同Cl-含量的水样，分别取lOOmL到细口瓶中测定Cl

-含量。配制一定硫化物浓度的水样500mL，分别移取到上述细口瓶中，重复3次。当Cl-含量一定，随硫化物含量增加腐蚀速率增加;当硫化物含量一定，腐蚀速率随Cl含量增加出现極值，硫化物与Cl-相互之间存在共存诱导作用，使腐蚀速率增加，Cl-浓度达到一定值后，抑制硫化物的腐蚀。

3.4 油田污水防腐处理策略

从油田污水腐蚀影响因素来看，污水运输管线和处理设施腐蚀的成因是极其复杂的，往往表现为多种因素相互促进腐蚀的进行。针对油田污水造成腐蚀的防护，大致有以下的研究或应用。

（1）污水处理技术的改进。为减小油田污水处理过程中污水对管线和设备的腐蚀，有研究对油田污水处理技术进行改进，使用电化学预氧化油田污水处理技术，该技术主要用以解决Fe2+的去除问题以及氧化污水中具有腐蚀性的H2S。在该技术中，会向污水中加入少量的碱，使pH值维持在7.0左右，从而可控制氢的去极化腐蚀。结合混凝处理的实践证明，预氧化后的污水容易混凝沉降，且提高混凝沉降pH值（6.5～8.0）使水质普遍变好，腐蚀速率下降。

（2）防腐材料的使用。解决油田污水腐蚀最直接的方法即为防腐材料的使用，以涂层的方式避免钢材与腐蚀性污水的直接接触。

（3）药剂的投加。油田污水防腐应用中，使用的药剂主要包括进行缓蚀剂和杀菌剂。其中缓蚀剂主要用于减小钢材的腐蚀速率，杀菌剂用于抑制微生物的生长。在实践中，也有油田污水处理站将二者制成复合配方进行使用，如滨二污水站使用的改性咪唑啉衍生物杀菌型缓蚀剂。这种缓蚀剂含有N、P、S等元素，并添加了小分子胺类化合物，一方面咪唑啉型药剂能起到缓蚀的作用，另一方面小分子胺类化合物具有杀菌作用。

（4）其他方法。为增加金属的耐腐蚀性，可调整碳钢和低合金钢的成分，甚至采用非金属材料、高分子材料替代。在条件允许的情况下，可采用外加电流阴极保护或采用牺牲阳极保护等措施。

总的来说，对油田污水运输和处理过程中出现的腐蚀，应引起足够的重视，以保证石油开采的正常进行。

参考文献

[1] 何思.探讨油田污水腐蚀影响因素分析.2017.

[2] 曲梓涵.浅谈油田污水腐蚀影响因素研究.2017.