莊一聯合站注水系統腐蝕原因分析

宋連銀，王偉波，楊海燕，樊 輝，章文榮

（1.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710021；2.西安長慶化工集團有限公司，陜西西安 710018）

莊一聯合站注水系統于2009 年8 月底正式投運，設計能力4 000 m3/d；供水管線11 條（干線7 條，單井支線4 條）合計10.35 km。目前清水回注系統1 680 m3/d，處理流程為：原水管→纖維球過濾→燒結管精細過濾→清水罐→注水泵→分水器→閥組；根據管線腐蝕形態來看，管線內壁點蝕嚴重，個別地方出現幾平方厘米的腐蝕凹痕，局部已經穿孔，特別是ZH36S3、ZH36S7、ZH36S8 井與匯管連接處腐蝕尤為嚴重；2012 年更換的進站￠377 mm 供水匯管（螺旋焊管）也再次出現腐蝕穿孔。站內清水系統管線腐蝕、穿孔現象主要集中在原水罐-水處理間、水處理間內管線、水處理間-清水罐、清水罐-注水泵房，嚴重影響注水時率。

為查找造成該站腐蝕的真正原因，有效的緩解該區塊采出水造成的腐蝕問題，本文通過對現場采出水所含離子種類及離子含量、細菌含量、pH 值等測定，應用室內模擬不同離子含量的水質[1]，確定造成莊一聯合站腐蝕的主要因素，并提出了相應的防腐措施。

1 實驗方法

采出水分析水質離子含量分析依據SY/T 5523-2000 油氣田水分析方法標準規定進行；懸浮物含量、含油量、細菌含量依據SY/T 5329-1994 碎屑巖石注入水水質推薦指標及分析方法進行。平均腐蝕速率、緩蝕率的測定依據JB/T 7901-1995 標準進行。

平均腐蝕速率計算公式：

式中：r-平均腐蝕速率，mm/a；m-實驗前的試片質量，g；m1-實驗后的試片質量，g；S-試片的總面積，cm2；ρ-試片材料的密度，g/cm3；t-試驗時間，h。

緩蝕率計算公式：

式中：η-緩蝕率，%；Δm0- 空白試驗中試片的質量損失，g；Δm1-加藥試驗中試片的質量損失，g。

2 結果與討論

2.1 掛片靜態腐蝕試驗

通過實驗可以看出，50 ℃條件下的腐蝕速率明顯高于30 ℃條件下的腐蝕速率；即使在30 ℃條件下三個水源井水樣的靜態腐蝕速率為0.1 mm/a 左右，進入原水罐和三級過濾器后腐蝕速率降低至0.095 mm/a左右，進入清水喂水泵后腐蝕速率降至0.082 mm/a，但腐蝕速率均高于0.076 mm/a，需要對清水系統進行必要的防腐保護。

2.2 采出水水質分析

莊一聯合站采出水腐蝕嚴重部位水質分析結果（見表1）。

圖1 莊一聯清水水質腐蝕速率對比實驗

表1 莊一聯合站采出水水質分析結果

由表1 可知，莊一聯合站從三個不同節點取的采出水，水型及礦化度相近。采出水質具有高礦化度、pH值低、平均腐蝕速率高等特點。礦化度高，說明水中離子含量高，導電能力增強，促使腐蝕過程中電化學反應[2]；pH 值低，即水質偏酸性，加劇腐蝕程度[3]。

表2 模擬水質離子含量

2.3 腐蝕評價實驗

將ZH36S7、ZH36S6、ZH36S4 按照1：1：1 的比例進行混合，分別對混合水樣加入一定量的殺菌劑、除氧劑及室內模擬水質礦化度進行腐蝕對比試驗，實驗情況（見表2，表3）。

表3 腐蝕原因分析實驗

通過實驗可以看出，加入殺菌劑及除氧劑對腐蝕速率的影響較小，室內模擬水質離子礦化度對A3 掛片的腐蝕速率達到了0.121 mm/a，為確定造成該水質腐蝕的主要原因，需對數據進一步分析。

2.4 腐蝕原因分析

通過配制水中陰離子含量的種類不同，采用差量法對腐蝕數據進行整理，實驗結果（見表4）。

表4 主要腐蝕因素統計表

為便于觀察，針對實驗數據結果整理繪制排列圖（見圖2）。

由統計表和排列圖可以看出，莊一聯注水系統腐蝕的主要原因是：水中的HCO3-、SO42-和較低的pH 值。

圖2 腐蝕主要因素排列圖

3 結論

（1）通過水型分析、水質模擬實驗及緩蝕評價實驗，找到了一種可以準確查找莊一聯采出水系統腐蝕原因的方法。

（2）利用差量法、統計表和排列圖對數據整理，確定莊一聯注水系統腐蝕的主要原因為：水中的、和較低的pH 值。

［1］ 于良民，趙海洲，劉璐.油田注水管道的腐蝕現狀及防腐措施［J］.中國涂料，2006，21（1）：43-45.

［2］ 鄭家燊.緩蝕劑的現狀及其應用（四）工業冷卻水和油田注水緩蝕劑研究與應用概況［J］. 腐蝕與防護，1997，18（4）：34-37.

［3］ 張天勝.緩蝕劑［M］.北京：化學工業出版社，2002：124-129.