中亞某油田回注水腐蝕性分析及治理措施

王 亮 劉德海 袁志坤 劉守檁 汪海波 楊朝暉

（1.青島鋼研納克檢測防護技術有限公司，山東 青島 266071 2.中油國際曼格什套公司，哈薩克斯坦 阿克套 130000）

中亞某油田回注水腐蝕性分析及治理措施

王 亮1 劉德海2 袁志坤2 劉守檁1 汪海波1 楊朝暉1

（1.青島鋼研納克檢測防護技術有限公司，山東 青島 266071 2.中油國際曼格什套公司，哈薩克斯坦 阿克套 130000）

采用靜態和動態分析法分析了中亞某油田回注水的腐蝕性，分析了其腐蝕等級為嚴重的主要原因，并結合現場實際情況提出了腐蝕防護措施。

回注水 腐蝕 油田 治理措施

0 引言

在油氣田的開發過程中，腐蝕是一個普遍存在的問題，腐蝕多發生在油氣井管、套管及輸送、儲藏等環節的設備上，造成管道、集輸管線、儲罐的腐蝕穿孔泄露，不僅造成土壤、水污染，帶來修復更換的巨大工作量甚至油水井停產報廢，也日益成為威脅油氣安全生產、增產增效的突出問題。因此，找到不同介質環境下腐蝕發生的影響因素，分析腐蝕過程原因及機理，總結以往的防腐蝕措施經驗，因地制宜地選用合理的防腐蝕方法，有效地提高油氣設備的使用壽命，對于整個石油工業的發展、保障能源安全具有至關重要的戰略意義。

1 腐蝕概況

中亞某油田于1979年開始工業開發，1980年開始通過注水方式保持地層壓力。注水水源主要有油田污水、海水、地層水、以及伏爾加河工業用水。隨著油田的開發，綜合含水率呈上升趨勢。油田開采至今已有30多年，在石油開采和輸送過程中的油水管設備和集輸管線、儲罐等不同程度地遭受著腐蝕破壞，因腐蝕造成的損失愈來愈成為影響石油正常生產的制約因素。

該油田水系統腐蝕情況較為嚴重，我們針對水系統內相關儲罐、管道和注水井展開了調查。

1.1 儲罐

儲罐本體材質為09Г2С-12，與我國Q295和09Mn2相當，為低合金結構鋼，錳含量為1.3%～1.7%，該種材質塑性、韌性和可焊性較好；罐底板厚度為8mm，第一、二層壁板厚度分別為10mm和9mm。調查維修記錄發現:通常3～7年儲罐的底板及側壁第一層和第二層壁板就要更換或者維修，新建儲罐有2年即發生泄漏的案例。圖1為罐底板上表面腐蝕形貌。可以看出，罐底板上表面腐蝕非常嚴重，局部有明顯的腐蝕坑，直徑約1cm，坑深大于3mm。

圖1 罐底板上表面腐蝕形貌

1.2 地面管線

注水管線材質均為普通碳鋼，注水總管壁厚12mm，支管為8mm和10mm厚。注水管線為地面管線，外腐蝕輕微，內腐蝕十分嚴重，管線的使用壽命為4～6年，個別管線使用1年后即發生穿孔泄漏。圖2為注水管線內壁腐蝕失效形貌。由圖2可以看出在管內底部出現明顯的溝槽狀腐蝕，局部已穿孔。

1.3 注水井

該油田注水井油管材質等級為K55，外徑為73mm，厚度為5.5mm。注水井油管大部分都腐蝕比較嚴重，主要為油管自內而外的腐蝕穿孔，另外，在部門絲扣處有明顯的局部腐蝕，甚至穿孔，油管腐蝕形貌如圖3所示。

圖2 注水管線內壁腐蝕失效形貌

圖3 注水井油管腐蝕形貌

2 回注水腐蝕性研究

為了研究回注水的腐蝕性，采用現場靜態分析和實驗室動態分析的方法進行研究，并與油田用腐蝕掛片測得的腐蝕速率進行了對比。

2.1 靜態分析

利用CMB-2510A型便攜式腐蝕測試儀在該油田的12個注水站對回注水腐蝕性進行了現場靜態測試，測試結果如表1所示。從表1評級結果可以看出，11個注水站的回注水的腐蝕性等級為高或者嚴重，評級參照標準SY/T0026-1999[1]。

表1 回注水靜態腐蝕速率測試記錄表

2.2 動態分析

選取3#、5#、7#、9#注水站水樣進行實驗室動態分析，利用電化學工作站極化曲線法測試溶液的腐蝕速率，測試過程（整個實驗體系為敞口開放式）中溶液在攪拌狀態下，控制流動速率在1m/s。測定的極化曲線如圖4所示。利用測定腐蝕速率的極化曲線外推法得出試驗材料每種腐蝕介質條件下的腐蝕電流密度，再轉化為腐蝕速率，如表2所示。

表2 回注水動態腐蝕速率測試記錄表

圖4 3#、5#、7#、9#注水站水樣動態法極化曲線

2.3 腐蝕掛片

表3為油田工作人員用腐蝕掛片計算得出的腐蝕速率。從表3中數據和表1、2對比可以看出，動態法測得的腐蝕速率與掛片法測得的腐蝕速率接近，而靜態法測得的腐蝕速率比與掛片法測得的腐蝕速率小很多，且無明顯相關性。由此可見，流速是影響回注水腐蝕性的重要因素，該結果也從側面說明，溶解氧的擴散速率是影響注水管線在回注水中腐蝕的重要影響因素，與楊朝暉[2]等人研究的注水井油管內壁主要為氧腐蝕的研究結果一致。

表3 掛片法腐蝕速率記錄表

3 治理措施

由于回注水系統的腐蝕的發生主要受陰極過程控制，主要的陰極去極化劑為氧，只要將回注水的氧含量控制在一定范圍內，即可使腐蝕速率大大降低。但該國相關標準對回注水中的含氧量要求比較寬泛，且原油處理過程為開式流程，降低氧含量的處理方式操作難度大，投資費用高，難以實現。但可以從以下方面來降低因回注水的強腐蝕性導致的危害:

（1）緩蝕劑。選擇合適的緩蝕劑和適當的加注方式，該方法可降低整個回注水系統及采油系統的腐蝕速率；

（2）陰極保護。針對投資較高、維修不便的腐蝕嚴重部位，實施陰極保護，例如注水罐、油水井管和抽油桿；

（3）玻璃鋼管。對于壓力較低的集輸管線，用玻璃鋼管代替鋼管。

[1] 高峰等. SY/T 0026-1999,水腐蝕性測試方法[S].北京:國家石油和化學工業局,1999.

[2] 楊朝暉, 于鴻江, 李健, 黃濤, 郭勇, 李向陽. 海外大型油田油水井鋼管的腐蝕機理[J].鋼鐵研究學報,2015,27(5):50-54.

Corrosion Inspection of Re-injection Water and Solution in Central Asia

WANG Liang1, LIU De-hai2, YUAN Zhi-kun2, LIU Shou-lin1, WANG Hai-bo1, YANG Zhao-hui1
(1.Qingdao NCS Testing & Corrosion Protection Technology Co., Ltd. Qingdao 266071 China; 2. PetroChina International Mangistau Company, Aktau 130000 China)

Static analysis and dynamic analysis methods were adopt to research the corrosiveness of the re-injection water, the mechanisms were analyzed, and the corrosion protection methods were provided according to the actual situation.

re-injection water; corrosion; oilfeld; solution

TE38

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2016.11.061.03

王亮（1984年-），男，山東曲阜人，工程師，碩士，主要從事石油化工裝置與埋地管道的腐蝕檢測及防護工作。