油田集输管道结垢腐蚀机理及防护措施研究

2021-11-12张广辉

安防科技 2021年1期

张广辉

摘要：管道腐蚀是由油气输送介质引起的，包括采出地层水和采出气。因此，了解采出水和天然气的成分是了解内部腐蚀机理的前提。为了找出腐蚀的主要影响因素，挂片法是一种非常有效的研究方法。本文通过室内挂片腐蚀实验研究油田集输管道的腐蚀机理，通过室内挂片实验筛选出适用于油田集输管道的缓蚀剂。

关键词：积垢腐蚀油田集输管道地质

一、引言

随着油井采出液的增加，含水量越来越高，采出水矿化度高，高浓度油田污水盐分或酸性气体含量甚至会导致管道出现“穿孔”现象[1]。同时，由于水的热力学不稳定性和化学不相容性，大量成垢盐类在采出液中的溶解度随温度和压力而变化，管道采出液混合会造成集输管道结垢、堵塞严重影响油田正常运输。因此，有必要研究油田集输管道结垢的原因和机理，确定有效的防垢措施，保障管道运输[2]。

二、结垢腐蚀现状

（1）结垢现状分析

油田结垢就是油田中无机物固体的积累过程，这些无机物降低了流量并在油田管道壁、采油设备表面不断堆积[3]。油田水垢的形成会增加油田输出流体流动的阻力，最终导致设备和管道局部腐蚀，给油田造成较大经济损失[4]。

（2）腐蚀现状分析

三、油田集输管道结垢规律预测与实验研究

（1）油田集输管道流体分析

根据油田集输管线运行情况，回收了油田结垢腐蚀严重的2个不同油井采出液，进行油水分离，并对离子成分分析[5]。

从联合站2条管道Z153、Z184中取回的2个产出液进行油水分离后，对产出水进行离子成分分析，其水分析结果如下所示。

从采出液离子成分分析结果可以看出，油田集输管道采出水中含有大量垢离子，在集输管道中极易形成硫酸盐垢或碳酸盐垢，不仅会堵塞输送管道，也会造成腐蚀。

（2）单管线结垢预测研究

在管道输送过程中，由于外界环境和流体离子成分的变化，极有可能发生在管道内壁上，影响采出液的输送，严重时会造成管道报废。因此，在实验中，单条管道的出水规模预测为50℃。预测结果如下表所示。

从预测结果中可知，Z184管线产出水的结垢最为严重，在50℃、常压下，其结垢量达到750.3mg/L，结垢类型为碳酸钙垢;其次为Z204管线，其结垢量达到743.5mg/L，结垢类型主要为碳酸钙垢，还有少量硫酸钡垢。

（3）集输管线混合结垢预测研究

根据单管线结垢的预测结果可知，集输管线会出现不同程度的结垢现象，为研究各管线混合后的结垢情况，实验中根据Z153管线、Z184管线、Z83管线以及Z204管线的实际流量情况，选取Z153：Z184：Z83：Z204=1.7：2.9：3.8：1.6、2.1：2.5：3.5：1.9、1.3：3.3：4.1：1.3这3个比例进行混合，在50℃下分别预测垢型及其结垢量。

根据预测结果，2.1：2.5：3.5：1.9的比例混合时结垢最严重，其结垢量达到632mg/L，结垢类型主要为碳酸钙垢，还有少量硫酸钡垢。

（4）油田集输管道结垢实验

1、单管线结垢实验研究

根据油田集输管道水分析资料配制模拟产出水，其实验结果如下表所示。

根据实际测定的结果，在50℃、常压下，Z184管线产出水结垢最严重，Z83管线产出水结垢相对最少，与结垢预测结果基本一致。

2、集输管线混合结垢实验研究

根据油田集输管道水分析资料配制模拟产出水，在50℃下分别测定不同比例下，输送管道产出水的结垢量。其实验结果如下表所示。

根据实测结果，以2.1：2.5：3.5：1.9的比例混合时结垢最严重，与预测结果基本一致。

四、油田集輸管道防垢实验研究

（一）正滴定法基本原理及步骤

正滴定主要用于滴定溶液中Ca2+、Mg2+等成垢阳离子的浓度。其步骤如下：

（1）取若干广水瓶，加入规定比例的负离子或注入水，然后加入一定浓度的阻垢剂，以不含阻垢剂的水样为空白样，置于规定温度的水浴中，预热半小时，加入指定比例的阳离子或地层水，放入指定温度的水浴中24小时。