長(zhǎng)慶油田X聯(lián)合站注水系統(tǒng)腐蝕原因分析及防治對(duì)策研究

潘文啟，翁華濤，董小麗，高美芝

1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心(陜西西安710018)

2.西安長(zhǎng)慶化工集團(tuán)有限公司(陜西西安710200)

長(zhǎng)慶油田X聯(lián)合站注水系統(tǒng)腐蝕原因分析及防治對(duì)策研究

潘文啟1，翁華濤2，董小麗1，高美芝2

1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心(陜西西安710018)

2.西安長(zhǎng)慶化工集團(tuán)有限公司(陜西西安710200)

針對(duì)長(zhǎng)慶油田X聯(lián)合站注水系統(tǒng)出現(xiàn)管線、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)X聯(lián)合站腐蝕原因進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明造成腐蝕的主要原因?yàn)檩^低的pH值和水中HCO3-離子含量高;根據(jù)水質(zhì)的腐蝕特點(diǎn)，研究和制定出有效的化學(xué)防腐措施，有效緩解X聯(lián)合站注水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題。

聯(lián)合站;腐蝕;注水系統(tǒng);防治對(duì)策

長(zhǎng)慶油田X聯(lián)合站注水系統(tǒng)日注清水1 300 m3/d，采出水400m3/d。清水處理流程為“浮頂膠囊隔氧+纖維球過(guò)濾+PE燒結(jié)管精細(xì)過(guò)濾器過(guò)濾+加藥殺菌”處理工藝;采出水處理流程為“一級(jí)除油+一級(jí)沉降”處理工藝，未安裝過(guò)濾裝置。近年來(lái)，該站注水系統(tǒng)出現(xiàn)供水匯管、水處理間設(shè)備、注水泵活塞腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題，長(zhǎng)期未得到有效治理。

1 水質(zhì)分析

由表1可以看出，所取水樣均為硫酸鈉水型，采出水礦化度約為清水礦化度2倍，采出水Cl-含量為5 376.41mg/L;HCO3-含量為682.6mg/L;SO42-含量為753.17mg/L;清水系統(tǒng)Cl-含量為1 165.42mg/L，HCO3-含量為233.11mg/L;SO42-含量為2 190.89mg/L;采出水與清水pH分別為6.0、6.5，均為偏弱酸性。

2 腐蝕原因分析

2.1 采出水靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)(50℃)［1-3］

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，采出水從三相分離器出口、除油沉降罐出口到喂水泵出口的過(guò)程中，平均腐蝕速率從0.042mm/a降低至0.021 1mm/a最后升高至0.086 4 mm/a。

表1 水源井清水及采出水水質(zhì)分析

2.2 清水處理系統(tǒng)水質(zhì)靜態(tài)腐蝕試驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，隨著腐蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，水質(zhì)顏色逐漸變深，水源井來(lái)水從原水罐進(jìn)口、二級(jí)過(guò)濾器出口到清水喂水泵的整個(gè)過(guò)程中，平均腐蝕速率從0.134 7 mm/a升高至0.157 1mm/a最后降至0.146 1mm/a，3個(gè)水源井中ZH36-7#和ZH36-6#的腐蝕速率分別為0.157 6mm/a和0.156 9mm/a，ZH36-4#為0.114 7mm/a進(jìn)入原水罐后腐蝕速率為0.134 7mm/a。

通過(guò)對(duì)采出水和清水系統(tǒng)的腐蝕實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，采出水和清水系統(tǒng)存在腐蝕現(xiàn)象。下面進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)來(lái)查找造成腐蝕的原因。

2.3 清水高溫處理對(duì)比試驗(yàn)

將所選水樣在高溫煮沸10min后降至室溫，與所選水樣在相同條件下進(jìn)行腐蝕對(duì)比評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，處理后的水樣與處理前的水樣平均腐蝕速率降低10%左右，說(shuō)明水質(zhì)中的細(xì)菌、二氧化碳及氧氣對(duì)金屬有一定的腐蝕作用。

2.4 水質(zhì)模擬腐蝕試驗(yàn)

為查明該區(qū)塊水質(zhì)造成腐蝕的真正原因，室內(nèi)模擬現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)礦化度進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2、表3所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，水中的HCO3-離子和較低的pH值是造成腐蝕的主要原因。

3 化學(xué)緩蝕方案的確定

回注水水質(zhì)改性處理技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)在油田回注水中應(yīng)用效果較好的水質(zhì)改性技術(shù)，其通過(guò)對(duì)污水pH值和離子調(diào)整，利用絮凝沉降、金屬鈍化及抑制硫酸還原菌、腐生菌等腐蝕和結(jié)垢，從而達(dá)到改善注水水質(zhì)的目的［4-5］。

3.1 pH調(diào)節(jié)劑

采用常用、低成本的NaOH作為pH值調(diào)節(jié)劑。配制成4%NaOH溶液，分別將1 000mL現(xiàn)場(chǎng)污水pH值調(diào)節(jié)至7.0、7.5、8.0、8.5，充分?jǐn)嚢?，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(表4)。

圖1 清水高溫處理前后腐蝕速率測(cè)試對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 模擬水離子含量

表3 模擬水50℃腐蝕試驗(yàn)/(mm·a-1)

采用NaOH溶液調(diào)節(jié)廢水的pH值達(dá)7.5以上時(shí)，水體中出現(xiàn)大量黑色小絮體，從絮體生成和沉降的速度來(lái)看，當(dāng)廢水的pH值為7.5和8.0時(shí)，產(chǎn)生的絮體沉降較快;在加堿20min后，pH值為7.5的處理清液黑色小絮體含量明顯較其他處理要少。由于隨著廢水pH值的增加，生成絮體量增多，最終生成的污泥量增大。另外，考慮到pH對(duì)腐蝕速率的影響和與廢水結(jié)垢性間存在的矛盾關(guān)系，因此實(shí)驗(yàn)選用NaOH溶液調(diào)節(jié)采出水的pH值至7.5～8.0作為最終處理后廢水的適宜pH值。

表4 采出水的pH值調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

3.2 緩蝕劑優(yōu)選

實(shí)驗(yàn)采用SY/T 5273-2000《油田采出水用緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)溫度為50℃，實(shí)驗(yàn)選用掛片為A3鋼片，規(guī)格為(50mm×13mm× 1.5mm)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為7天。

收集了長(zhǎng)慶油田常用的9種不同的緩蝕劑，分別為樣品1#-9#。

3.2.1 緩蝕劑對(duì)比評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

由表5可以看出，在50℃條件下、加藥濃度為75mg/L，投加了1#緩蝕劑、2#緩蝕劑、7#緩蝕劑的水樣年腐蝕速率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求(≤0.076mm/a)，因此考慮進(jìn)行緩蝕對(duì)比試驗(yàn)，篩選最佳的緩蝕藥劑及加藥濃度。

表5 不同緩蝕劑的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)(加藥濃度為:75m g/L)

3.2.2 不同濃度條件下的緩蝕對(duì)比實(shí)驗(yàn)

由表6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，1#緩蝕劑，投加濃度為100mg/L，緩蝕效果最好。

4 結(jié)論及建議

1)長(zhǎng)慶油田X聯(lián)合站注水系統(tǒng)腐蝕主要是由水中的HCO3-離子含量高、水偏弱酸性造成的。

2)建議投加pH調(diào)節(jié)劑(NaOH)將弱酸性水調(diào)整為弱堿性水，pH值控制在7.5～8.0，堿性環(huán)境金屬被鈍化，起到防腐蝕的作用。

3)緩蝕藥劑選擇1#緩蝕劑，投加濃度100mg/L。

表6 不同濃度下緩蝕實(shí)驗(yàn)

4)建議下步優(yōu)選出殺菌、阻垢藥劑，防治細(xì)菌腐蝕及結(jié)垢造成的腐蝕，系統(tǒng)緩解腐蝕。

［1］黃廷林，趙建偉，吳宗福，等.隴東油田采出水系統(tǒng)的腐蝕及防護(hù)［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2002，34(4): 320-321.

［2］馮叔初，郭揆常.油氣集輸與礦場(chǎng)加工［M］.東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006:555-556.

［3］楊懷玉，陳家堅(jiān)，曹楚南.H2S水溶液中的腐蝕與緩蝕作用機(jī)理的研究［J］.中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2000，20(2):97-100.

［4］曹懷山，譚云賢，羅楊，等.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(2):151-154.

［5］史春軒，趙中華，張新杰，等.注水井管柱腐蝕分析及防護(hù)措施的應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2006，35(3):87-89.

The causes leading to the serious corrosion of the pipelines and equipments of the water injection system of X Union Station in Changqing Oilfield are investigated and analyzed.The results show that themain causes are low pH value and high HCO3-content of the injected water.Some effective chemical corrosion preventionmeasures are put forward according to the characteristics of the corrosion，which effectively alleviate the corrosion of the pipelines and equipments of the water injection system.

union station;corrosion;water injection system;prevention countermeasures

尉立崗

2014-06-04

潘文啟(1962-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事油氣田環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理、環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。