高升油田埋地鋼質(zhì)管道腐蝕原因及防護(hù)措施

馬海峰

中油遼河油田分公司高升采油廠生產(chǎn)技術(shù)科，遼寧 盤錦 124125

高升油田有各類油、氣、水輸送管道1200km，其中99.5%以上使用的是鋼質(zhì)管道，盡管近年來在注水和供水系統(tǒng)應(yīng)用了部分塑料管、鋼塑復(fù)合管、玻璃鋼管，但數(shù)量及極其有限，而且這些管線還存在維修不方便等局限性。鋼質(zhì)管道以其優(yōu)越的性能、成熟的施工工藝在油田普及應(yīng)用。而影響埋地鋼質(zhì)管道的壽命的主要因素是腐蝕，一旦管道腐蝕泄漏就會造成停輸、環(huán)境污染，事故嚴(yán)重時還會造成一定社會影響，因此埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕和防護(hù)已成為油田的一項重要工作。

1 鋼質(zhì)管道腐蝕的機(jī)理分析

高升油田所處地理環(huán)境是以水田為主，土壤中有空氣、水分、CO2和鹽等礦物質(zhì)，而管道內(nèi)部輸送的是油、氣、水等腐蝕性介質(zhì)，隨著蒸汽驅(qū)開發(fā)試驗的開展，油井產(chǎn)出物中硫化氫含量也越來越高，這些腐蝕介質(zhì)的存在導(dǎo)致了地下管道的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

2 油田埋地鋼質(zhì)管道腐蝕主要原因

2.1 管線外腐蝕原因

2.1.1 防腐層破損或失效引起的腐蝕

防腐層破損或失效造成管線外部環(huán)境腐蝕。油田埋地管線大多彩聚氨脂泡沫夾克管（俗稱泡夾管），既對管道起保溫作用又起防腐保護(hù)作用，一旦夾克層出現(xiàn)問題，水就會進(jìn)入管道外壁腐蝕鋼管。泡夾管出現(xiàn)問題的原因主要有：一是管線施工作業(yè)時機(jī)械設(shè)備碰撞或其它原因造成夾克層破損；二是補(bǔ)口質(zhì)量差，現(xiàn)場補(bǔ)口的施工隊伍人員素質(zhì)不高，管理不到位，補(bǔ)口質(zhì)量低下，已有事例表明腐蝕多從補(bǔ)口處開始。

泡夾管破損是鋼管外壁腐蝕的主要因素。第一在泡夾層的破損處，土壤中的水分滲透到聚氨脂保溫層內(nèi)部，導(dǎo)致聚氨脂水解而析出大量酸性物質(zhì)，使得鋼管受到腐蝕。第二由于水分的滲入，泡夾層與管道界面總電阻增大，阻礙陰極保護(hù)電流，并在管道表面形成局部原電池，這種腐蝕不會受到陰極保護(hù)的控制。第三泡夾層的破損，使得雜散電流集中于破損處流出，從而引起腐蝕，在短期內(nèi)就能造成管道的局部穿孔。

2.1.2 雜散電流腐蝕

雜散電流分直流雜散電流和交流雜散電流，由雜散電流引起的腐蝕稱為雜散電流腐蝕。直流雜散電流的影響大于交流雜散電流的影響，但交流雜散電流也不可忽視。油田管線的交流雜散電流主要來源于管道兩側(cè)的高壓輸電變壓器、高壓輸電線和抽油機(jī)、計量間、接轉(zhuǎn)站內(nèi)各種設(shè)備的電源接地極。由于防腐層的缺陷，雜散電流從破損處流入，形成陰極不受腐蝕。在土壤電阻率降低處，電流從破損處流出管道，致使排出管道的部分成為陽極而被腐蝕。

2.1.3 土壤應(yīng)力腐蝕

管道在拐彎處受到較大的熱應(yīng)力，由于熱應(yīng)力和土壤應(yīng)力成正比，熱應(yīng)力越大土壤應(yīng)力就越大，在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下加速了腐蝕穿孔的速度。

2.2 管線內(nèi)壁腐蝕原因

高升油田開發(fā)方式主要有注水、注蒸汽，間歇蒸汽驅(qū)注CO2等一系列措施，采出的原油成分復(fù)雜，含有大量的污水、伴生氣、脂肪酸類物質(zhì)、硫醇類物質(zhì)、硫化物、碳酸鹽和硫酸鹽等，采出物中含量高，部分出砂井?dāng)y帶大量的地層油砂。管內(nèi)的這些介質(zhì)對管線腐蝕速度影響很大。

2.2.1 化學(xué)腐蝕

原油污水中氯離子的存在，使碳鋼發(fā)生點(diǎn)蝕，并在點(diǎn)蝕坑內(nèi)形成HCl，又加劇了點(diǎn)蝕坑的進(jìn)一步發(fā)展而腐蝕。

2.2.2 電化學(xué)腐蝕

2.2.3 油砂沖蝕

原油中攜帶大量地層油砂，在層流狀態(tài)下，由于策略作用粒徑較大的砂粒沉積于管線底部，隨液體流動時沖刷管線底部，磨損鋼管使管線底部形成溝槽，加速內(nèi)壁穿孔，同時沖蝕又為點(diǎn)化學(xué)腐蝕提供了基礎(chǔ)。

2.2.4 硫酸還原菌造成腐蝕

采出的原油都在密閉系統(tǒng)中輸送，形成缺氧環(huán)境。硫酸鹽還原菌（SRB）大量存在于這種缺氧環(huán)境，能把原油或污水中的的S還原成S2-而產(chǎn)生H2S，H2S與Fe產(chǎn)生反應(yīng)生成FeS造成腐蝕。SRB成群或菌落式附著在管壁上，它們附著的地方就會出現(xiàn)坑蝕而穿孔，同時H+去極化作用與細(xì)菌同時作用導(dǎo)致腐蝕加劇。

3 管道腐蝕防護(hù)措施

3.1 管道外腐蝕防護(hù)措施

1）不論是雜散電流腐蝕、聚氨脂水解還是腐蝕電池都是鋼管防腐層質(zhì)量引起的，因此提高鋼管防腐保溫的預(yù)制質(zhì)量和現(xiàn)場補(bǔ)口質(zhì)量是防止管道外腐蝕的主要措施，特別要加強(qiáng)對補(bǔ)口質(zhì)量的監(jiān)督檢查，使管道的腐蝕環(huán)境得到有效控制；

2） 對管線進(jìn)行檢測，受到雜散電流腐蝕區(qū)域的防腐層破損點(diǎn)進(jìn)行徹底檢查，嚴(yán)重處挖開清理和修復(fù)；

3） 排除雜散電流，阻止保護(hù)電流的泄露，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，可以在管道的兩側(cè)埋設(shè)若干犧牲陽極接地體，將管道與這些犧牲陽極相連。這樣當(dāng)雜散電流進(jìn)入管道后，電流由陽極區(qū)經(jīng)管道接地體而流入大地，從而抑制了雜散電流流出對管道的腐蝕穿孔；

4） 實施區(qū)域性陰極保護(hù)。

3.2 管道內(nèi)腐蝕防護(hù)措施

1）對鋼管內(nèi)壁涂敷防腐層實施內(nèi)防護(hù)。目前國內(nèi)防腐技術(shù)和補(bǔ)口工藝在逐步發(fā)展成熟，內(nèi)擠涂砂漿襯里，內(nèi)噴液體環(huán)氧涂料，整體擠涂聚氨酯涂料，熔結(jié)環(huán)氧粉末內(nèi)防腐，內(nèi)能襯塑料管等技術(shù)和工藝都已在各油田開始應(yīng)用，能夠較好的解決鋼管內(nèi)腐蝕問題；

2）對壓力不高的污水輸送管道，可以采用玻璃鋼、鋼骨架增塑復(fù)合管、增強(qiáng)熱塑性塑料管，能夠有效防止管壁內(nèi)腐蝕，消除或減少穿孔現(xiàn)象，延長管線使用壽命；

3）在硫酸鹽還原菌滋生嚴(yán)重的牛心坨地區(qū)，通過添加殺菌劑和紫外線殺菌相結(jié)合，減少細(xì)菌腐蝕；

4）對新建或更新改造的管線確定其最佳流速，使管內(nèi)液體處于紊流狀態(tài)，減少因?qū)恿魃?、水分層對管線底部的沖蝕。

綜上所述，只要強(qiáng)化防腐和補(bǔ)口質(zhì)量，有選擇的采用非金屬管道，因地制宜的添加化學(xué)助劑，實施區(qū)域性陰極保護(hù)，油田埋地鋼質(zhì)管道就能得到有效防護(hù)，延長管線使用壽命，提高油田整體經(jīng)濟(jì)效益。

[1]呂德東，孫艷紅，尹春峰，于宏亮.勝利油田典型區(qū)塊埋地混輸管道腐蝕結(jié)垢原因分析與防護(hù)措施[J].石油工程建設(shè)，2009(4).