混輸管線腐蝕原因簡析

趙娜(勝利油田臨盤采油廠開發科 山東 德州 251500)

一、基本概況

臨盤油區組建于1972年，所轄油區在德州、濟南兩市的4個縣（市）境內，油區面積3600km2，已探明臨盤、商河、臨南、江家店4個油田，均為中低滲復雜斷塊油田。油區內油水井及其管線分布范圍廣，管理難度大，混輸管線材質多以保溫鋼管為主，長度約239.5km，占78%，一少部分為玻璃鋼管線，長度47.78km，占22%。從運行年限進行劃分，3年以下的37.79km，3-5年的28.18km,5-8年的58.27km，超8年以上運行的有163km，所占比例為57%。腐蝕嚴重的區塊在新管線安裝兩年后就開始發生腐蝕穿孔現象，每年因腐蝕穿孔而更換的管線在6km左右。2009年至2012年混輸管線腐蝕穿孔次數呈上升趨勢，管線腐蝕穿孔嚴重影響了原油產量及周邊的環境。做好管線防腐工作，是保證原油穩產和提高環境質量的一項重要工作。

二、管線腐蝕穿孔原因分析

混輸管線腐蝕穿孔的基本特征主要表現在八個方面：管線腐蝕以內腐蝕為主，外腐蝕為輔；腐蝕穿孔部位多在管線底部和彎頭下部；腐蝕形態主要表現為溝槽狀和潰瘍狀；從流向上一般在管線中下游；從流速上看，高流速腐蝕較輕，低流速腐蝕嚴重；從流體性質分析，高礦化度腐蝕嚴重，低礦化度腐蝕較輕；從流體含砂量分析，含砂量高的腐蝕嚴重，含砂量低的腐蝕較輕；從油氣水所占比例分析，含氣量少時腐蝕較輕，含水低時腐蝕較輕。

1.管線輸送流體的礦化度高，鈣鎂離子含量高

臨盤油區油井采出水總礦化度平均為34577mg/l，屬于重腐蝕采出水，采出水是氯化鈣型，鈣離子含量1371mg/l，鎂離子467mg/l。實驗表明，礦化度超過10000mg/l時，腐蝕速率隨著礦化度的增加而急劇增加，這是因為Cl-是活性陰離子，穿透能力強使管線表面不可能形成致密的垢層或腐蝕產物保護層，使局部區域活化。局部活化區成為陽極，電位較負，而陽極周圍CaCO3和FeCO3膜覆蓋區成為陰極，電位較正，形成電偶電池引起垢下腐蝕。

2.硫酸鹽還原菌含量超標

近幾年腐蝕較為嚴重的T8站混輸管線，管線輸送液體總礦化度為66586mg/l，鈣、鎂離子含量為2635mg/l，SRB細菌含量為12000個/ml。研究表明當有硫酸鹽還原菌存在時，促使SO42-還原為S2-，同時硫酸鹽還原菌的代產物生成S2-，加速電化學腐蝕，并有鐵的硫化物生成。同時水中HCO3-，CO2，Ca2+，和Fe2+對硫酸鹽還原菌的腐蝕有促進作用，加速了對管線的局部腐蝕。

3.存在氣體腐蝕

通過從油井套管和一首站取氣樣，用氣相色譜測定氣體含量，臨盤油區流體中含有大量CO2氣體，含量在11058mg/l，CO2氣體使污水的腐蝕急劇加大，CO2的存在使水呈弱酸性，弱酸性水加劇了管線的腐蝕。

4.流體含砂量高，對管壁沖蝕嚴重

油井產液中含有一定量的砂子，在流速小的時候，由于重力作用，砂子沉積在管線的底部，隨著流體的流動，沖刷管線底部，管線出現溝槽，管壁變薄。

三、管線防腐蝕采取的對策

1.已投產管線，做藥劑選型評價，合理加藥

緩蝕劑是一種少量加入腐蝕介質中就能大大減少金屬腐蝕的化學劑。緩蝕劑在金屬表面形成一層保護膜，把金屬表面與水隔開，起到保護作用。在投加緩蝕劑方面，建議采用自動連續加藥方式，通過現場實驗，連續加藥與周期加藥相比，腐蝕速率下降16.8%。

2.針對不同情況，選用不同管材

臨盤油區受地質構造復雜，地層水礦化度差異大、地理環境相差較大等因素的影響，在設計管線時應綜合考慮不同條件選用不同管材。

（1）對于油層埋深較深、礦化度較高、地理環境較好的區塊，選用非金屬管線，主要應用于沙二下、沙三下和沙四油藏，其地層水礦化度一般在22000-60000mg/l。

（2）對于油層埋深較深、礦化度較高、地理環境較差的區塊，選用金屬管線加內防腐措施。

（3）對于油層埋深較淺、礦化度較低的區塊，選用金屬管線。主要應用于館陶、東營和沙二段油藏,其地層水礦化度一般小于22000mg/l，流體腐蝕較輕。

3.設計管線時考慮合理流速

管線內流體的流態可根據雷諾數（Re）進行判別，雷諾數是指流體流動時的慣性力Fg和粘性力(內摩擦力)Fm之比。一般管道雷諾數Re＜2000為層流狀態，Re＞4000為紊流狀態，Re＝2000～4000為過渡狀態。在不同的流動狀態下，流體的運動規律、流速的分布等都是不同的，因此雷諾數的大小決定了粘性流體的流動特性。

不同管徑流態由層流轉為紊流的臨界流量值

Φ159 Φ219 Φ273 Φ325 814 1221 1629 2036管線直徑mm粘度流量m2/s m3/d 20×10-6 30×10-6 40×10-6 50×10-6 407 611 814 1018 543 814 1085 1375 678 1018 1357 1696

當管線內流體的流態為紊流時，油氣水砂充分混合，不分層，水、砂對管線的腐蝕是均勻的，管線不易形成溝槽和點蝕。

4.應用混輸泵降低管線運行壓力

針對已投用的混輸管線，選用與之匹配的混輸泵，可有效降低管線的運行壓力，延長管線的使用周期。

結論

通過對管線發生腐蝕的原因進行分析，結合現場的實際情況，確定了在臨盤油區內導致混輸管線發生腐蝕的主因所在，并找出相應的防腐對策，通過在現場的實施情況，有效地緩解了廠區內管線的腐蝕速度。

1.混輸管線腐蝕穿孔的主要原因是污水礦化度高，硫酸鹽還原菌超標，含有CO2及砂體所致。

2.將投加緩蝕劑作為一種工藝簡單、成本低廉、實用性強的管線防腐技術。

3.設計管線時選擇合適的管徑及流速，降低管線腐蝕發生機率。

4.合理匹配混輸泵，降低管線輸送壓力，延長管線使用壽命。

[1]石仁委 油氣管道防腐蝕工程 中國石化出版 2008.

[2]柳金海 管道防腐蝕工程便攜手冊 機械工業出版社2008．

[3]秦國治管道防腐蝕技術規范化學工業出版社 2010.

[4]陳堃 石油管道的腐蝕與防護 中國石化出版 2009.