淺析油田注水系統腐蝕原因及防腐措施

馬斌

一、引言

隨著國內油田開發的不斷發展，各個油田對于注水系統的問題都有自己獨特的處理方法和處理工藝，比如"三劑法"和"四劑法"等等，這些方法在一定程度上的確幫助油田解決了在生產開發中出現的一些問題，提高了油田的開采效益，但是，隨著時代的不斷發展，這些方法在解決問題的同時，也帶來了很大的成本浪費，而且注水的效果也并不是十分有效，所以，我們必須對當前油田注水系統問題有一個全新的認識，在這個基礎上，再提出一些解決的措施。

二、油田注水管道腐蝕的影響因素

油田注水管道由于一直深埋油田之下，所以腐蝕的速度與機率都比普通的金屬腐蝕要大，而影響油田注水系統的主要因素則是化學PH值。在通常的情況下,當PH值為一時，油田環境呈強酸性，如果油田內的空氣流動不多的話，腐蝕的速度不會很快，但是，如果油田內空氣的流通較多，大多的氧氣進行油田，在氧氣與酸性的雙重影響下，碳鋼表面的氧化物覆蓋膜將會被完全溶化分解,致使鋼鐵表面和酸性介質直接接觸。

當PH值在11的堿性區內時，隨著碳鋼表面的PH值不斷升高，覆蓋的保護膜會逐漸轉化為具有鈍化性能的新的保護膜，而這時，氧化的腐蝕速率會有所下降。但是當PH值過高，超過12時，堿性環境以及氧氣的雙重作用下，腐蝕的速率又會再次上升，其原因是碳鋼表面的鈍化膜溶解成可溶性的鐵酸鈉。

溶解氧腐蝕是當前油田注水系統的主要腐蝕方式之一，尤其是在深處地層水中含有較多的氧元素，對油管等井下設備具有較大的腐蝕性，而油田中含有的二氧化碳對于鋼材的腐蝕也是非常快的，二氧化碳容易生成碳酸，在油田環境上，容易腐蝕注水系統上的保護膜，而且隨著濃度的不斷增加，腐蝕的速度也會相應的增加。二氧化碳的溶解度是溫度、壓力以及水的組成的函數，在溫度、壓力、水的共同作用下，腐蝕會成倍的加速。

三、注水系統腐蝕防護技術

前文所述，油田注水系統由于種種原因，造成了系統的腐蝕，而由于系統的腐蝕，導致注水系統無法正常工作，使油田的正常工作受到阻礙，影響了油田的開采效率。技術人員通過不斷的實驗與摸索，開發了金屬腐蝕防護技術，該技術是指通過改變材料組成、實施電化學保護技術、表面鍍層技術等等有效的防止或者是延緩金屬的腐蝕損害，當前油田注水系統采用的通常的防護技術可以歸納為以下幾種:

1選擇適合的材料或改變材料的組成

油田注水系統的防護應當從源頭做起，目前，國內的大多數注水系統使用的仍然是十多年前的設備，且不說系統的性能，就硬件而言，經過十多年的使用，一些部件早已老化，而且由于油田中腐蝕氣體較多，空氣流通不夠通暢，所以，這些設備的硬件早已被腐蝕，應當及時進行更新，技術人員可以根據材料的使用環境,合理選用材料,或通過調整碳鋼和低合鋼的成分以增加金屬的耐蝕性,但耐蝕材料成本較高，所以，在更新設備的同時，也需要考慮經濟成本和油田水系統中各種條件的限制。

2電化學保護技術

前文提到，在更新設備的同時，必須考慮成本的問題，所以，如果因為成本的緣故，而無法更新設備，技術人員還可以通過兩種方法進行有效的防護，一種是電化學保護技術，一種是表面處理技術。

電化學保護技術就是是利用電化學的工作原理，將足量的直流電流通過浸于水中的其它金屬，使得金屬一直保護高度的活性，而不被氧化腐蝕，電化學保護技術主要包括陰極保護技術和陽極保護技術，其中陰極保護法又可分為犧牲陽極法和外加電流法。

3表面處理技術或涂層、鍍層技術

表面處理技術顧名思義，就是通過化學或者是物理方法，對系統的表面進行處理，使得系統的表面得以磷化、氧化或者鈍化，亦或者是直接將一些不容易氧化腐蝕的金屬物質鍍到系統的表層，在系統的表面形層一道保護膜，通過改變金屬表面的性質來提高金屬的耐蝕性，當然除了金屬鍍層以外，還可以進行涂層、油脂、鍍層、襯里與包裹層等等。

4改變環境的介質條件

除了以上所說，改變設備的硬件條件或者是對設備進行處理，技術人員還應當注意注水系統的外因--油田的環境，技術人員可以通過改變金屬的使用環境，例如添加緩蝕劑和殺菌劑、調節空氣pH值以及除氧和脫鹽等,以降低環境對金屬的腐蝕，達到保護注水系統的目的。

四、結論與認識

綜上所述，我們知道，油田所注之水通常都是高濃度的氯化鈉、碳酸氫鈉等混合型水質，酸性嚴重超標，并且在這樣的環境下，還會滋生出少量的鐵細菌和異養菌，而油田產出液中存在部分二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，使得油田注水腐蝕性比較強。

在分析了影響注水系統腐蝕的主要影響因素及其機理:pH值、溶解鹽、細菌、溫度、溶解氧之后，筆者認為，注水系統的防腐工作并不是一朝一夕的事，注水系統的防腐是一個系統的工程，這個工程需要進行嚴密的布置，嚴格的調查，細致的工作，必須針對注水系統的防腐特點，有效抓住防腐工作的重心，提出相應的腐蝕控制對策，才能取得較好的防腐效果。

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