杏北油田聚驅計量間閥組腐蝕穿孔成因分析

張書新 蔣容（大慶油田有限責任公司第四采油廠）

由于原油本身腐蝕性低，且易附著在管道內壁，阻礙電子轉移[1]，普遍認為集輸系統管道內腐蝕較輕，實際生產中管道內壁也不采取腐蝕防護措施。但近2年，聚驅計量間閥組腐蝕穿孔嚴重[2]，影響系統平穩運行，不得不投入資金進行改造更換。通過對聚驅計量間閥組管道腐蝕穿孔情況、腐蝕產物及介質腐蝕性進行分析[3-4]，明確了聚驅計量間閥組腐蝕穿孔特點及腐蝕成因，為聚驅計量間管道腐蝕控制提供了指導。

1 聚驅計量間閥組腐蝕情況

根據現場統計腐蝕穿孔的13座聚驅計量間閥組，運行10年以上的計量間閥組腐蝕穿孔頻繁，較水驅、三元復合驅計量間閥組腐蝕穿孔嚴重，且腐蝕穿孔多出現在摻水管道，穿孔數占總穿孔數的81.51%，集油管道穿孔數僅占穿孔總數的18.49%。聚驅計量間閥組穿孔位置統計見表1。

從現場腐蝕情況看，計量間閥組146處穿孔點均為內腐蝕，腐蝕由金屬內壁出現點蝕開始，腐蝕凹坑逐步擴展加深，最終造成管道腐蝕穿孔。從具體腐蝕穿孔位置看，間歇流液的摻水計量管段，尤其在“死水段”的摻水計量閥組立管段腐蝕穿孔最嚴重。

表1 聚驅計量間閥組穿孔位置統計

2 介質腐蝕產物分析

對摻水管道內腐蝕產物進行抽提，將腐蝕產物中的原油去除，然后用XRD和XRF對腐蝕產物進行表征[5]。腐蝕產物中主要是鐵化合物，包括Fe2O3和FeS，而且以Fe2O3為主[6-7]，有機質含量較低。摻水管道內腐蝕產物組成見表2。在摻水管道內除產生離子氧化腐蝕，還發生了細菌腐蝕。

通過對集油管道內腐蝕產物組成分析發現，腐蝕產物主要由Fe2O3和硅鋁酸鹽組成，有機質含量比摻水管道多[8]。集油管道內腐蝕產物組成見表3。由于腐蝕產物含油量多，對管道起到一定的保護作用，管道與介質中的鹽發生了腐蝕反應。

3 閥組內腐蝕成因分析

通過開展室內實驗，采用梅特勒酸度計、電化學工作站等設備設施，檢測pH值、聚合物濃度、細菌等因素對介質腐蝕性的影響，分析明確聚驅計量間閥組內腐蝕成因。

3.1 不同驅替環境介質腐蝕性

采用電化學工作站對水驅、聚驅、三元復合驅摻水介質在不同溫度恒溫水域中對20#碳鋼的腐蝕特性進行檢測[9]。摻水介質腐蝕速率變化曲線見圖1。從腐蝕速率變化看，聚驅摻水介質腐蝕性高，且在40℃時介質腐蝕性最強。

3.2 pH值對介質腐蝕性的影響

使用鹽酸和氫氧化鈉調節摻水介質pH值，用電化學工作站測定介質對20#碳鋼的腐蝕特性。不同pH值介質腐蝕速率變化曲線見圖2。由圖2可知，當p H值為7～8時，介質腐蝕速率最大，隨著pH值上升，溶液腐蝕能力逐漸降低。當pH值大于10時，在堿作用下，金屬表面產生一層致密氧化膜，阻止反應繼續進行。實際生產中，水驅、聚驅摻水介質的pH值在8～9，三元復合驅摻水介質的pH值普遍大于9，這也是聚驅計量間較三元復合驅計量間腐蝕嚴重的主要原因。

圖1 摻水介質腐蝕速率變化曲線

圖2 不同pH值介質腐蝕速率變化曲線

3.3 聚合物濃度對介質腐蝕性的影響

在pH值為7的介質環境下，分別配置不同含聚濃度的溶液[10]，用電化學工作站測定介質對20#碳鋼的腐蝕特性。不同含聚濃度介質腐蝕性變化見圖3。由圖3可知，聚合物濃度在300～500 mg/L時，溶液腐蝕電流大，介質腐蝕性強，這也是聚驅計量間較水驅計量間腐蝕嚴重的主要原因。

圖3 不同含聚濃度介質腐蝕性變化

表2 摻水管道內腐蝕產物組成

表3 集油管道內腐蝕產物組成

3.4 細菌對介質腐蝕性的影響

為了研究細菌對聚驅介質腐蝕性的影響，分別檢測SRB、FB、TGB在動態無氧環境下對金屬腐蝕的影響[11]。不同細菌的介質腐蝕速率變化見圖4。由圖4可知，SRB對金屬的腐蝕能力最強，TGB對金屬腐蝕的影響最小。

圖4 不同細菌的介質腐蝕速率變化

由圖5不同濃度SRB的介質腐蝕速率變化可知，當SRB濃度為104個/mL數量級時，溶液對金屬的腐蝕能力最強。摻水計量閥組立管段等“死水段”，細菌容易滋生繁殖；同時，由于聚驅采出液黏度較高，攜帶懸浮物能力較強，且聚丙烯酰胺為細菌的繁殖提供氮源，因此，這些管段細菌腐蝕更為嚴重。

圖5 不同濃度SRB的介質腐蝕速率變化

3.5 摻水介質腐蝕性檢測

通過對水驅、聚驅、三元復合驅三種驅替環境中轉站摻水介質各項參數及腐蝕性進行檢測，檢測數據見表4。由表4可知，聚驅摻水介質pH值為7.921，聚合物濃度為475.91 mg/L，SRB濃度為2.5×104個/mL，介質腐蝕性最強，同上述介質腐蝕性分析認識一致。

表4 摻水介質參數及腐蝕性檢測

4 管道腐蝕治理經濟效益分析

根據現場實際情況，對聚驅計量間摻水管道進行內防腐試驗，對杏北1-2、聚9-2共5座計量間的管段采取了溶劑型液體環氧涂料內防腐涂層。項目實施后可有效延長管道運行壽命，按注聚管道單公里投資26萬元，涂層可延長管道運行壽命5年計算，單公里涂層施工費用為2.7萬元，單公里管道可節約投資10.3萬元

5 結論

1）聚驅摻水受介質pH值、聚合物濃度的影響，介質腐蝕性較水驅、三元復合驅強。

2）聚驅計量間閥組腐蝕的主要形式為內腐蝕，且摻水管道，尤其在“死水段”的摻水計量管段腐蝕穿孔嚴重，這些管道除產生離子氧化腐蝕，還發生了細菌腐蝕。

3）建議對聚驅計量間摻水管道進行內防腐設計。目前已在杏北1-2、聚9-2共5座計量間設計應用溶劑型液體環氧涂料內防腐涂層，應用后預計可延長管道運行壽命5年，則可節約投資10.3萬元/km。