采油集输管线结垢腐蚀的机理分析与保护策略

徐明 刘让龙 王彦兴 章宏波

摘要：防止集输管线结垢与腐蚀不但可以提升传输效率，同样也是确保产品质量的重要途径之一。在实际生产问题的解决过程中，要做好实际情况控制工作，重点解决结垢与腐蚀问题，更好的满足油田对于生产开发的客观要求，从而获得更高的经济效益与社会效益。

关键词：采油集输管线;结垢腐蚀;保护策略

引起结垢问题的原因较为简单，主要是碳酸钙的溶解所引起，最可行的方法就是通过电解法防止出现结垢问题，而引起集输管线腐蚀的原因众多，必须根据腐蚀问题出现的具体原因，分别采取多项措施，防止腐蚀问题威胁管线安全。

一、采油集输管线结垢机理

首先，当水中具有大量的难溶解的盐分子时，这些分子在运送过程中可能会出现聚合下沉的情况，从而出现大量的沉淀堆积在管线内部形成结垢问题;其次，在结晶作用的辅助下，一些盐类分子可能会出现化学作用或者晶体的组合从而出现一些新的微晶体，这些晶体的晶粒化会导致大面积的堆叠与沉淀;再次，当大量晶体堆积时还会出现晶体长大的情况，这个时候沉淀就会逐渐成为大面积的污垢;最后，在不同的条件下，结垢的状态也会出现不同的表现。如果从结晶动力学角度上来看，整个结构的过程就是离子在过饱和溶液中结晶的过程，然后结晶会不断积累、成长，与其他路过的分子或者晶体进行聚集，最终形成难以处理的巨大沉淀物，严重阻碍管线的正常使用。

二、采油集输管线腐蚀机理

1环境因素

在对原油进行集输的过程中，由于集输距离相对较短，因此普遍会采用架空管道对其进行输送，架空管道曝光于外界环境中，外界环境水蒸气的存在将会使得集输管线出现严重的化学腐蚀。另一方面，集输管道将直接与集输设备相连，集输设备属于电气化设备，在使用过程中不可避免的会出现杂散电流，目前的研究成果表明，杂散电流将会引起严重的电化学腐蚀。

2原油成分因素

由于集输管道中的原油都没有经过处理，所以集输管道内的原油中含有大量的硫化物等腐蚀性成分，这些腐蚀性成分的存在将会对管道产生直接影响。同时，由于集输管道较短，因此并不需要对其进行加热和加压，管道内的原油仅需要在井口压力和温度下输送即可，但是由于井口的压力和温度也相对较高，较高的温度会使得化学反应加快，进而使得集输管道的腐蚀速率加快。

3集输管线因素

集输管线都应该采取一定的防腐措施，但是如果管道的施工质量不佳，管道的防腐层遭到破坏，不但会使得管道产生化学腐蚀，而且由于不同位置的电位差不同，还会引起电化学腐蚀，因此，防腐层破坏产生的腐蚀速度相对较快，该問题将会严重威胁管道运行安全。同时，如果集输管道的电化学保护失灵或未向原油中添加防腐蚀药剂，也会引起集输管线腐蚀。

三、缓解结构现象的技术

1接转站分水

为了做好集输管线的结垢预防控制工作，接转站的分水可以说是最行之有效的方案之一。通过接转站分水，能够将结垢的原因消除，从而降低后续结垢的可能性。在处理过程中，接转站分水能够降低输送中包含的钙镁离子，这些离子都是导致结垢问题发生的主要因素。在确保输油过程安全的同时，还能够有效降低污水处理的难度，对于缓解管线输送压力具有重要的作用。

2加药防垢

阻垢剂在使用时也会存在一些问题与弊端，比如说在油田水的矿化度相对较高的情况下，可能会减少和降低处理的效果，而大多数油田使用的聚合物阻垢剂本身没有严格的使用要求与标准，所以随意使用的情况十分严重，可能会出现额外的水体污染，从而增加后期污水处理的难度与成本。另外，一些已经结垢的位置或者出现析出结晶情况的水体都无法采用加药防垢的方法进行处理，所以该技术应用过程中具有较大的限制性。

3磁防垢

磁防垢技术是一种新兴的技术，其技术成本较低，只需要在每毫升三千毫克的水溶液中添加盐即可有效降低出现结垢问题的情况。一般来说，含盐量较低时，防垢的效果就越明显，相对的，当盐含量较高时，实际处理效果也会大打折扣。

4除垢器

除垢器实际上就是对所有可以进行防垢处理设备的总称，目前采用较为广泛的是超声波除垢器，该设备能够通过降低无机盐沉淀的方法来进行除垢。一般来说，这种处理技术在实际应用中必须在较长的管线中进行铺设，成本较高且处理难度较大。后续出现了新型除垢设备，该设备可以将垢离子吸附在设备周边从而降低管线中结垢的问题。

四、采油集输管线腐蚀保护策略

1涂层保护。涂层保护是一种提前保护策略，通过在内外管壁处涂抹防腐涂料的方式能够降低管壁受到腐蚀的可能性，整体防腐效果较高。但是，由于不同情况下的介质类型不同，腐蚀能力与作用范围也不一样，所以实际处理过程中难度较大。在做好防渗透性能处理与抗腐蚀性处理后，根据油田的情况不同来选择适应性较好的涂料即可。

2电化学保护。在电化学腐蚀中，电极电位也是一个影响腐蚀程度的重要因素，所以在金属外部应该尽可能做好阴极极化与腐蚀程度处理工作，从而实现电位控制与整体保护。在腐蚀较为严重时，采用阴极阳极配合保护的方法可以取得不错的保护效果。

3涂层与电化学联合防护。在使用涂料进行防护时，可能会出现裸露部分的保护不足的情况，所以配合电化学防护进行整体处理的工艺更适合实际工况要求。在一些腐蚀程度较高的情况下采用涂层与电化学联合防护，能够形成优势上的互补，更好的完成防护控制任务。

4钢材复合管线防护。钢材复合管线防护技术是一种采用针对性管线防护处理的方式进行电化学腐蚀预防控制的技术类型。比如说在盐碱地地区中管线更容易受到腐蚀，这个时候就需要选择自身具有较强抗腐蚀性的复合钢材进行管线铺设，从而在根本上降低受到腐蚀的可能性，有效延长使用寿命。

5防止采油集输管线结垢措施。最常见的方法就是通过电解处理法来防止出现结垢，该种方法的基本原理就是通过水资源作为中间介质，对石油进行简单的分解。综合来说，由于水资源本身具有一定的导电性能，从而使得原油中的碳酸钙等成分的黏度或密度等物性遭到破坏，在集输管道内，产生结垢问题的主要物质不存在，则不会出现结垢问题，同时，在电力资源的作用下，也会使得碳酸钙转化为氧化钙的速率大大下降，进而防止出现结垢问题。

结束语

科学技术的发展推动了油田开发方式的转变，同时随着油田开发方式的不断深入，油田的情况也发生了变化，因此需要根据油田的实际情况来转变开发方式。结垢和腐蚀问题是当前我国油田集输管线的主要问题之一，合理解决这些问题对于推动油田开发水平提升来说十分重要。

参考文献：

[1]王岩。采油集输管线结垢及腐蚀机理分析[J].石化技术，2015（2）：12.

[2]曹殿珍。油田新民采油厂腐蚀结垢原因分析和防腐防垢的研究[J].油田化学，2017（1）：46.