注水管道防腐措施評(píng)價(jià)裝置的研制與應(yīng)用

賈 慶 大慶油田工程有限公司

注水管道防腐措施評(píng)價(jià)裝置的研制與應(yīng)用

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設(shè)計(jì)一種適合化學(xué)藥劑、防腐涂層、金屬材料防腐和耐蝕效果評(píng)價(jià)的試驗(yàn)裝置，裝置由2個(gè)監(jiān)測(cè)單元組成，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元設(shè)有多種腐蝕測(cè)試手段，其中溶解氧測(cè)試儀用于測(cè)試除氧劑的除氧效果；氧化還原電位測(cè)試儀/pH用于測(cè)量投加化學(xué)劑前后試驗(yàn)介質(zhì)的氧化-還原性，可以反映出試驗(yàn)介質(zhì)的腐蝕性，用于腐蝕機(jī)理研究；腐蝕在線(xiàn)測(cè)試儀用于快速評(píng)價(jià)緩蝕劑、除氧劑、硫化物去除劑的緩蝕效果。裝置在海拉爾油田進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，針對(duì)清水優(yōu)選出除氧型緩蝕劑，針對(duì)污水優(yōu)選出殺菌型緩蝕劑。裝置具有與現(xiàn)場(chǎng)工藝連接方便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，節(jié)約藥劑費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)裝置還可以進(jìn)行材質(zhì)、涂層的優(yōu)化篩選，適用于多種防腐措施的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)。

注水管道；防腐措施；監(jiān)測(cè)單元；緩蝕劑；腐蝕速率

1 裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

防腐措施評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置由2個(gè)監(jiān)測(cè)單元組成（DN300），每個(gè)監(jiān)測(cè)單元都包含溶解氧測(cè)試儀、氧化還原電位測(cè)試儀/pH、腐蝕掛片架、腐蝕測(cè)試管（DN25）、腐蝕在線(xiàn)測(cè)試儀，裝置采用計(jì)量泵加壓以保證流量的恒定。該裝置可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的腐蝕速率，篩選防腐涂料和耐蝕材質(zhì)，評(píng)價(jià)緩蝕劑、除氧劑和硫化物去除劑的腐蝕控制效果。

裝置工作原理：裝置采用旁通的方式與現(xiàn)場(chǎng)取樣口、壓力表接口連接，連接方便，不影響生產(chǎn)。2個(gè)監(jiān)測(cè)單元采用串聯(lián)方式連接，以保證每個(gè)監(jiān)測(cè)單元流經(jīng)的介質(zhì)及流量相同；在2個(gè)監(jiān)測(cè)單元的連接處設(shè)有加藥點(diǎn)，采用計(jì)量泵投加緩蝕劑、除氧劑等化學(xué)藥劑，通過(guò)對(duì)比加藥前后2個(gè)監(jiān)測(cè)單元的腐蝕數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)藥劑的防腐效果。

每個(gè)監(jiān)測(cè)單元設(shè)有多種腐蝕測(cè)試手段，其中溶解氧測(cè)試儀用于測(cè)試除氧劑的除氧效果；氧化還原電位測(cè)試儀/pH用于測(cè)量投加化學(xué)劑前后試驗(yàn)介質(zhì)的氧化-還原性，可以反映出試驗(yàn)介質(zhì)的腐蝕性[1]，用于腐蝕機(jī)理研究；腐蝕掛片架夾掛不同材質(zhì)試片，用于優(yōu)選耐蝕材質(zhì)，也可以?shī)A掛刷制涂層的試片，用于篩選防腐涂層；腐蝕在線(xiàn)測(cè)試儀用于快速評(píng)價(jià)緩蝕劑、除氧劑、硫化物去除劑的緩蝕效果。

每個(gè)監(jiān)測(cè)單元的出水管路連接可用于稱(chēng)重的腐蝕測(cè)試管，由于裝置采用計(jì)量泵升壓，腐蝕測(cè)試管管徑較小，內(nèi)部流速可以模擬現(xiàn)場(chǎng)管道的實(shí)際流速，因此可用于緩蝕劑、除氧劑的緩蝕效果評(píng)價(jià)。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

2012年11月在海拉爾貝28區(qū)塊德二聯(lián)注入系統(tǒng)應(yīng)用防腐措施評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置進(jìn)行了化學(xué)劑優(yōu)化篩選試驗(yàn)。德二聯(lián)站內(nèi)注水管道材質(zhì)為20#碳鋼，注入系統(tǒng)分為清水系統(tǒng)和污水系統(tǒng)，分別注入不同的區(qū)塊。清水來(lái)源于地下水，含氧量高達(dá)1.67 mg/L。由于地層的水敏性強(qiáng)，在注入清水過(guò)程中需要投加1.3%防膨劑，導(dǎo)致水中氯離子含量高達(dá)8 364 mg/L，使清水注入管道腐蝕穿孔[2]。污水來(lái)源于油田采出液處理后的污水以及油井酸洗壓裂后的返排液，污水中硫酸鹽還原菌含量為0.7×105mL-1，硫化物含量高達(dá)25.34 mg/L，污水注入管道腐蝕嚴(yán)重。

采用防腐措施評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置分別為清水系統(tǒng)和污水系統(tǒng)篩選延緩腐蝕的化學(xué)劑。針對(duì)清水系統(tǒng)先用裝置上的溶解氧測(cè)試儀篩選除氧劑的最佳加藥量，用腐蝕在線(xiàn)測(cè)試儀快速篩選效果較好的緩蝕劑，最終通過(guò)掛片和腐蝕測(cè)試管評(píng)價(jià)出除氧型緩蝕劑的最佳配比及用量；針對(duì)污水系統(tǒng)篩選出殺菌型緩蝕劑，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)裝置對(duì)注入系統(tǒng)化學(xué)劑現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表1可見(jiàn)，采用掛片和腐蝕測(cè)試管測(cè)得的緩蝕率相近似，但腐蝕測(cè)試管測(cè)得的腐蝕速率要高于試片的腐蝕速率，這是由于腐蝕測(cè)試管內(nèi)介質(zhì)流速遠(yuǎn)高于監(jiān)測(cè)單元的流速，流速越高腐蝕速率越大[3]。

在防腐措施評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置上篩選出適合的藥劑及加藥量后，于2013年7月在德二聯(lián)注入系統(tǒng)開(kāi)展工業(yè)性試驗(yàn)。在清水和污水注入泵前安裝20#碳鋼掛片，監(jiān)測(cè)清水系統(tǒng)投加除氧型緩蝕劑前后和污水系統(tǒng)投加殺菌型緩蝕劑前后腐蝕速率的變化情況，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.048