油田注水管道防腐措施研究

陳壯男 鄭國軍 王洋（青海油田采油一廠 816400）

石油資源的應(yīng)用范圍十分廣泛， 不斷是工業(yè)領(lǐng)域還是我們每個人的生活起居， 都離不開石油。 但是石油屬于不可再生資源，我國油田開發(fā)的歷史悠久，目前已經(jīng)處于石油開發(fā)后期，這一時期產(chǎn)油量明顯下降，含水量不斷攀升。 目前我國的二次采油多半是通過向油井中注入大量回注水來實現(xiàn)的， 但是由于回注水中硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細(xì)菌等含量較大，這些細(xì)菌造成了油田注水管道腐蝕嚴(yán)重。 管道腐蝕嚴(yán)重影響了油氣的輸送開采工作，成為了我們工作的一大困擾。 近年來，降低油田注水對管道防腐的研究，得到了業(yè)界普遍的關(guān)注，逐步成為了一項意義深遠(yuǎn)的研究課題。

一、 油田注水管線腐蝕的主要影響因素

了解油田注水管道腐蝕的主要因素是制定有效防腐對策的前提和基礎(chǔ)。 油田注水管道一般都采用了金屬材質(zhì)，所以油田注水管道的防腐原理與金屬防腐是一致的。 導(dǎo)致油田注水管道腐蝕的主要影響因素包括了以下幾個方面：

1、pH值的影響

PH 值，即酸堿性是造成油田注水管道腐蝕的主要原因。 當(dāng)PH 值在4-10 之間時，腐蝕過程主要受到氧擴散過程的控制，而且ph 值的高低不會對腐蝕速率產(chǎn)生影響；當(dāng)溶液環(huán)境處于強酸性，即ph 值小于等于4 時，金屬表面的氧化物會在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致氧化物消失，金屬直接與酸性介質(zhì)接觸，進(jìn)一步產(chǎn)生腐蝕。 所以，酸腐蝕的主要避免方法就是適當(dāng)提高油田注水的PH 值，經(jīng)研究表明，注水的最佳的PH 值為7.當(dāng)溶液是強堿環(huán)境，一般指PH 值大于10 小于13 時，金屬表面的氧化物會發(fā)生鈍化，從而降低腐蝕速率。但是也不是說PH 值越大越好，過高的PH 值又會使得碳鋼表面的氧化膜溶解形成鐵酸鈉，從而加快了腐蝕速率；

2、二氧化碳的影響

二氧化碳是空氣的主要成分之一，溶于水后形成的碳酸，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 導(dǎo)致腐蝕。 油井的注入水含有大量的二氧化碳，這些二氧化碳也是造成油井注水管道腐蝕的主要原因。 在二氧化碳溶于水后形成的碳酸溶液中， 金屬表面的保護(hù)膜易與之發(fā)生反應(yīng)，所以二氧化碳濃度越高，反應(yīng)速率越快，腐蝕速率也就越快；反之亦然。 而二氧化碳在水中的溶解度與溫度、壓力等因素有著直接的關(guān)系。

3、水中的溶解氧

硫化氫等氣體溶于水后，水呈酸性，硫化氫具有較強的還原性，容易與水中的溶解氧反應(yīng)，氧化產(chǎn)物為硫并沉淀析出。 因此，當(dāng)溶液中二氧化碳或者硫化氫等氣體存在時， 腐蝕速率會大幅度增加。 在一定范圍內(nèi)，腐蝕速率與濃度正相關(guān)，濃度增加的同時，腐蝕速率也在逐步加快，但是當(dāng)濃度增長到某一值時，腐蝕速率達(dá)到最大值，進(jìn)而隨著濃度增加腐蝕速率有所下降，最后趨于恒定。

4、細(xì)菌

油田注水中富含各類細(xì)菌， 這些細(xì)菌是影響腐蝕速率的重要因素。 長期的注水，會在注水井周圍形成低溫層，細(xì)菌在這樣的條件下得以繁衍生長，隨著細(xì)菌數(shù)量的增加，腐蝕速率也會進(jìn)一步加快。

5、溫度的影響

溫度直接影響到氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)效率， 自然就影響到腐蝕速率。 經(jīng)研究表明，敞口體系中，溫度在升溫至80 攝氏度之前， 金屬腐蝕速率一直呈上升的趨勢。 當(dāng)溫度上升到一定數(shù)值后，金屬腐蝕速率達(dá)到最大值后開始下降；在封閉系統(tǒng)中，腐蝕速率是隨著溫度升高不斷攀升的。

二、涂層保護(hù)在油田注水管道防腐中的應(yīng)用

化學(xué)防腐是目前油田注水管道防腐的主要措施之一。 綜合考慮經(jīng)濟性和可行性等諸多因素， 陰極保護(hù)和內(nèi)涂層保護(hù)結(jié)合的方法是比較可行的，也是目前各大油田廣泛采用的方法。 陰極保護(hù)與涂層保護(hù)互相補充，可以有效擴大保護(hù)范圍，起到良好的防腐蝕效果。

1、表面處理技術(shù)

表面處理，主要采用一些常用的化學(xué)或者物理處理方法，處理目的在于使得系統(tǒng)表面鈍化，從而達(dá)到不易腐蝕的效果。 一般的方法主要是將不容易氧化腐蝕的物質(zhì)鍍到系統(tǒng)表層， 借助于這些保護(hù)膜的不易腐蝕性增強管道防腐性能， 一般表層處理的方法主要包括了金屬鍍層、涂層、幼稚、襯里與包裹層等等。

2、重防腐蝕環(huán)氧粉末涂料

環(huán)氧粉末涂料憑借其一次涂層厚、無溶劑揮發(fā)、無針孔以及防腐性能優(yōu)良等優(yōu)點，在各大油田防腐中得到了廣泛的應(yīng)用，重防腐蝕環(huán)氧粉末涂料經(jīng)過長期研發(fā)改良， 能滿足更高的防腐要求。 重防腐涂料具有較強的附著力，涂層柔韌性和防腐性能都有了很好的改良，其在中原油田注水管道防腐中得以應(yīng)用，表現(xiàn)出了優(yōu)越的耐油田高溫污水腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕能力。

3、H87環(huán)氧耐溫涂料

該涂料是由H87-1、H87-2、H87-3 配套組成，是目前比較受歡迎的含有無極材料的改性環(huán)氧涂料， 主要被應(yīng)用在防止油田高溫污水腐蝕中。 其中添加的無極材料可以有效提高防腐層的耐高溫性能，有效防止高溫介質(zhì)的破壞，還會進(jìn)一步增強耐水油防滲透耐化學(xué)藥品的性能。

4、8701環(huán)氧樹脂涂料

這種涂料在使用中可以作為底漆也可以作為面漆， 主要具有固化方便，粘附力強，溶劑污染小，收縮性低，耐酸堿、耐油水能力強，力學(xué)性能良好等性能，并采用最新的無毒固化涂層，廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)的很多油田污水管道和原有儲罐的防腐涂層中。

5、新型環(huán)氧改性聚氨酯重防腐涂料

該涂料的漆基是由液體環(huán)氧 樹脂與甲苯二異氰酸酯(TDI)反應(yīng)生成的含有一定量羥基的共聚物，與研制的固化劑匹配，完全滿足室溫固化的技術(shù)要求。 既保持了環(huán)氧類涂料耐酸堿、附著力強的性能，又具有聚氨酯類涂料耐油類、耐化學(xué)介質(zhì)、涂膜強度和耐磨性能好的優(yōu)點。

三、結(jié)束語

注水系統(tǒng)的防腐工作室一項長期系統(tǒng)的過程， 需要我們嚴(yán)密布置調(diào)查，要在充分了解注水系統(tǒng)防腐的影響因素的基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，提出有針對性的防腐措施，還要綜合考慮經(jīng)濟性和可行性等諸多因素。 尤其隨著時代的發(fā)展，隨著三次采油方式的發(fā)展和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)， 管道腐蝕情況還有進(jìn)一步惡化的趨勢， 原有防腐的技術(shù)和材料逐漸不能應(yīng)對這種復(fù)雜的局面，新材料的研發(fā)和應(yīng)用將會是解決防腐的必由之路。