注水井管道腐蝕與防護(hù)措施

李永太 西安石油大學(xué)

注水井管道腐蝕與防護(hù)措施

李永太 西安石油大學(xué)

油田注水井中影響管道腐蝕的因素較多，如溶解的CO2、氧氣、H2S、鹽類(lèi)、菌類(lèi)、污垢、溫度、流速等，不同性質(zhì)的注水井對(duì)管道的腐蝕程度不同。通過(guò)對(duì)注水井管道腐蝕原因和腐蝕機(jī)理的分析，有針對(duì)性地提出管道防腐技術(shù)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)注水井管道防腐技術(shù)大致分為三類(lèi)：一是采取有效手段去除回注水中的腐蝕性物質(zhì)，從根本上防止腐蝕產(chǎn)生；二是更換注水井管道，換掉被腐蝕不能用的管道；三是改變管道材質(zhì)，通過(guò)防腐性材質(zhì)管道避免腐蝕發(fā)生。在分析注水井管道腐蝕原因和總結(jié)防腐技術(shù)基礎(chǔ)上，提出加大研究、加強(qiáng)檢查、結(jié)合實(shí)際選擇防腐技術(shù)等有效措施，以確保防腐效果。

注水井；管道；防腐；試驗(yàn)；緩蝕劑

油田注水井中影響管道腐蝕的因素較多，如溶解的CO2、氧氣、H2S、鹽類(lèi)、菌類(lèi)、污垢、溫度、流速等，不同性質(zhì)的注水井對(duì)管道的腐蝕程度不同，通常對(duì)油田注水井管道腐蝕分為三類(lèi)：一是溶解氣體腐蝕，二是含硫化合物污水腐蝕，三是高鹽高鐵含量污水腐蝕[1]。

1 注水井管道防腐技術(shù)

通過(guò)對(duì)注水井管道腐蝕原因和腐蝕機(jī)理的分析，有針對(duì)性地提出管道防腐技術(shù)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)注水井管道防腐技術(shù)大致分為三類(lèi)[2]：一是采取有效手段去除回注水中的腐蝕性物質(zhì)，從根本上防止腐蝕產(chǎn)生；二是更換注水井管道，換掉被腐蝕不能用的管道；三是改變管道材質(zhì)，通過(guò)防腐性材質(zhì)管道避免腐蝕發(fā)生。

1.1 氮化材質(zhì)管道防腐

變換注水井管道材質(zhì)是防腐最主要也是最能廣泛推廣的方法，針對(duì)注水井管道腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)多種材質(zhì)管道（主要包括常用的鎳淋鍍油管、滲氮油管、水井修復(fù)油管、鈦納米材質(zhì)油管、不銹鋼管道、改性玻璃內(nèi)襯管道、普通涂料管道等材質(zhì)）進(jìn)行試驗(yàn)。

根據(jù)各種類(lèi)型管道的應(yīng)用效果對(duì)比分析，滲氮油管的防腐效果最好且副作用較小，滲氮油管由于采用了氮化工藝使得管道表面光潔、硬度較高，耐腐蝕性能良好。

滲氮油管在注水井管道中防腐效果十分好，基本不存在點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象，防腐效果是普通油管的多倍。由于氮化層表面滲氮的影響，腐蝕產(chǎn)物或反應(yīng)物在氮化膜表面吸附，形成一層有效的保護(hù)膜，可以很好地保護(hù)管道以避免進(jìn)一步腐蝕，防腐效果好，可以在注水井管道中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

1.2 增加緩蝕劑防腐保護(hù)

針對(duì)油田注水井的工藝特征，增加緩蝕劑是較好的防腐技術(shù)。根據(jù)油田實(shí)際特征和注水井回注水成分，進(jìn)行緩蝕劑篩選，增加緩蝕劑濃度（一般為30～50mg/L），可以有效降低管道腐蝕速率從而提高管道使用壽命[3]。油田注水井管道防腐緩蝕劑主要有氨基三亞甲基膦酸（ATMP）、乙二胺四亞甲基膦酸（EDTMP）、乙二胺四甲叉膦酸（HDTMPA）、羧基亞乙基二膦酸（HEDP）、多氨基多醚基甲叉膦酸（PAPEMP）、2—膦酸丁烷—1，2，4—三羧酸（PBTCA）、水解聚馬來(lái)酸酐（HPMA）、聚丙烯酸（PAA）、膦?；人峁簿畚铮≒OCA）、聚環(huán)氧琥珀酸（PESA）、聚天冬氨酸（PASP）等。對(duì)上述緩蝕劑進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)，得出防腐率結(jié)果，緩蝕劑的防腐效率全部都在50%以上，其中PAPEMP的防垢率達(dá)到了最高的84.38%，其次是防垢率為81.32%的POCA，其中HPMA的防垢率最低只有57.02%。由于防垢劑的使用還需要考慮成本問(wèn)題，PAPEMP的價(jià)格十分昂貴，雖然防垢效果最好，但是成本難以承受，POCA的防垢率效果較好且價(jià)格較為低廉，油田企業(yè)應(yīng)根據(jù)注水井實(shí)際情況及經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行緩蝕劑選擇。

1.3 采用油套環(huán)空保護(hù)

（1）環(huán)空保護(hù)液保護(hù)技術(shù)。環(huán)空保護(hù)液保護(hù)技術(shù)主要是針對(duì)油田注水井管道外壁腐蝕嚴(yán)重而采用的一種防腐技術(shù)，對(duì)管道外壁防腐具有較好效果。在檢管作業(yè)時(shí)，進(jìn)行腐蝕環(huán)安裝，作業(yè)完成后大排量洗井，至井出口水質(zhì)穩(wěn)定為止，然后進(jìn)行管線固定和試壓，由套管反擠2%～5%環(huán)套空間防護(hù)液，開(kāi)井進(jìn)行正常注水，油套環(huán)空加入微生物控制劑、殺菌劑、緩蝕劑等保護(hù)液，防止油套空間產(chǎn)生細(xì)菌、腐蝕物等物質(zhì)，控制和抑制管道腐蝕現(xiàn)象。

（2）陰極保護(hù)防腐技術(shù)。在油田注水井管道上應(yīng)用陰極保護(hù)短節(jié)，根據(jù)注水井管道腐蝕實(shí)際情況，在管道每一段連接相應(yīng)的短節(jié)，從而達(dá)到減少油套管腐蝕的目的。陰極保護(hù)防腐技術(shù)目前在注水井管道防腐應(yīng)用較少，防腐有效期一般只有1年左右，并且根據(jù)不同注水井需要采用不同的保護(hù)塊，保護(hù)短節(jié)安裝間距不一樣給廣泛推廣應(yīng)用造成不便。

2 提高防腐效果的對(duì)策

（1）防腐技術(shù)選擇要根據(jù)油田注水井工藝實(shí)際。根據(jù)注水井實(shí)際情況和油田經(jīng)濟(jì)效益現(xiàn)狀，選擇滲氮管道、不同的緩蝕劑、油套環(huán)控保護(hù)技術(shù)等進(jìn)行注水井管道防腐，或者將幾種防腐技術(shù)進(jìn)行綜合使用。

（2）加大投入和防腐技術(shù)研究。在現(xiàn)有防腐技術(shù)基礎(chǔ)上，加大注水井管道防腐投入和研究力度，提出進(jìn)一步提高防腐效果、降低防腐成本的防腐技術(shù)，進(jìn)而廣泛推廣運(yùn)用。

（3）加大日常檢查和管理力度。通過(guò)加大檢查頻次，對(duì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)腐蝕的部位及時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)腐蝕效果衰退的及時(shí)增加緩蝕劑，對(duì)管道破壞嚴(yán)重的及時(shí)更換滲氮管道等，從整體上保證注水井管道的溫度，使管道良好、正常運(yùn)行。

3 結(jié)論

（1）對(duì)油田注水井管道腐蝕進(jìn)行分析，溶解氣體腐蝕、高含硫含菌污水腐蝕及高鹽高鐵含量污水腐蝕是三種典型的管道腐蝕原因。

（2）從采用氮化材質(zhì)管道防腐技術(shù)、增加緩蝕劑防腐保護(hù)技術(shù)、采用油套環(huán)空保護(hù)技術(shù)三個(gè)方面提出注水井管道防腐技術(shù)，并對(duì)其防腐進(jìn)行試驗(yàn)和對(duì)比分析。

（3）在分析注水井管道腐蝕原因和防腐技術(shù)基礎(chǔ)上，提出加大研究、加強(qiáng)檢查、結(jié)合實(shí)際選擇防腐技術(shù)等有效措施，以確保防腐效果。

[1]李榮強(qiáng)．勝利油田注水管柱腐蝕機(jī)理與防治技術(shù)[J]．石油鉆探技術(shù)，2008，36（4）：64-67.

[2]曹懷山，譚云賢，羅楊．注水井腐蝕原因分析及防護(hù)對(duì)策[J]．石油與天然氣化工，2010（39）：151-156.

[3]馬蔚東，劉芳，馬雙勝．高濃度聚驅(qū)單井采出管道腐蝕結(jié)垢分析[J]．油氣田地面工程，2013，32（1）：117.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.061