陳南摻水系統(tǒng)腐蝕原因分析及防治措施

陳景軍

(中國石化勝利油田分公司河口采油廠，山東東營257200)

陳南摻水系統(tǒng)腐蝕原因分析及防治措施

陳景軍

(中國石化勝利油田分公司河口采油廠，山東東營257200)

針對陳南油田摻水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重、穿孔頻繁的問題，室內(nèi)通過垢樣成分分析和水樣水質(zhì)評價實驗，表明摻水系統(tǒng)腐蝕穿孔的主要原因是由于污水中硫化物含量過高造成的。在現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)分析的基礎(chǔ)上，確定了硫化物的來源。室內(nèi)評價后采用空氣氧化方法去除硫化物，優(yōu)化了工藝參數(shù)?，F(xiàn)場應(yīng)用后，摻水系統(tǒng)污水硫化物含量由8 mg/L下降到未檢出，平均腐蝕率由0.093 mm/a下降到0.006 mm/a。

摻水系統(tǒng);硫化物;腐蝕;空氣氧化

陳莊南區(qū)油田采用注蒸汽方式開發(fā)，日摻水量4 000 m3。摻水系統(tǒng)管線穿孔頻繁，摻水量達(dá)不到要求，現(xiàn)場出現(xiàn)摻水管線堵、空心桿堵的嚴(yán)重現(xiàn)象。

油田注采輸系統(tǒng)中腐蝕與結(jié)垢是一個普遍存在的問題，國內(nèi)外報道的防腐、防垢技術(shù)也比較成熟［1-3］。目前的防腐技術(shù)主要有3種:涂防護(hù)層、陰極保護(hù)、加緩蝕劑。其中向污水中加入液體緩蝕劑是最常用的防腐措施［4-5］。但液體藥劑的加注操作需要注入泵、罐、車等設(shè)備，增加了費(fèi)用;藥劑需要連續(xù)或定期加入，操作費(fèi)時費(fèi)力，成本較高。

針對陳南油田污水的特性，分析摻水系統(tǒng)腐蝕穿孔的主要原因。在此基礎(chǔ)上，采用空氣氧化的方法去除污水中硫化物，探討了空氣氧化進(jìn)行防腐防護(hù)的可行性。開展了現(xiàn)場試驗，試驗達(dá)到了降低摻水系統(tǒng)腐蝕速度，減少管線堵塞，減少因摻水水質(zhì)造成油井作業(yè)的效果。

1 腐蝕結(jié)垢原因分析

1.1 垢樣分析結(jié)果

對現(xiàn)場不同取樣點(diǎn)的腐蝕結(jié)垢產(chǎn)物進(jìn)行了分析。目測樣品呈黑色，加鹽酸可以溶解，有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)有“臭雞蛋”臭味，說明有硫化氫氣體生成。分析結(jié)果見表1。

表1 陳南摻水管線腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果%

從表1的數(shù)據(jù)看，現(xiàn)場腐蝕產(chǎn)物主要是硫化亞鐵，是由于硫化物腐蝕鋼鐵產(chǎn)生的。

1.2 摻水水樣分析結(jié)果

摻水水源來自陳南站外輸污水。對陳南外輸污水進(jìn)行了水性分析和水質(zhì)分析，結(jié)果見表2和表3。試驗的方法分別參照SY/T5523－2000《油氣田水分析方法》和SY/T5329－2012《碎屑鹽油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法》進(jìn)行。

表2 陳南摻水水性分析結(jié)果

從表2數(shù)據(jù)看出，礦化度不高，酸堿度中性，可以產(chǎn)生正常的油田污水電化學(xué)腐蝕。

從表3數(shù)據(jù)看出，SRB、硫化物(主要是硫化氫)超標(biāo)較多。SRB可以把污水中的硫酸根離子轉(zhuǎn)化為硫化物。硫化物易溶于水形成弱酸，造成點(diǎn)蝕與坑蝕，導(dǎo)致管線穿孔。

表3 陳南摻水水質(zhì)分析結(jié)果

因此水中硫化物超標(biāo)是造成腐蝕的主要原因。細(xì)菌SRB、硫化物超標(biāo)加劇了摻水管線的電化學(xué)腐蝕。

1.3 硫化物超標(biāo)的原因分析

現(xiàn)場對摻水系統(tǒng)硫化物的來源進(jìn)行了調(diào)查?，F(xiàn)場將油井分為3類，注汽后排液井、注汽后正常生產(chǎn)井、非注汽生產(chǎn)井。對這3類井產(chǎn)出液分析硫化物含量，結(jié)果見表4。

表4 油井產(chǎn)出液硫化物含量分析

從表4結(jié)果可以看到，注汽后排液井硫化物含量明顯高于正常生產(chǎn)井和非注汽井。分析認(rèn)為注汽時的高溫導(dǎo)致原油中的硫組分轉(zhuǎn)化成硫化氫。陳南油田單井產(chǎn)出液、產(chǎn)出污水中硫化物超標(biāo)是造成腐蝕的主要原因。

2 腐蝕防治措施研究及評價

從去除污水中硫化物的思路入手，采用了空氣氧化脫硫方法防腐，將硫化物加劇的腐蝕降低至污水的正常電化學(xué)腐蝕。室內(nèi)對空氣氧化曝氣量進(jìn)行了優(yōu)化，測試曝氣反應(yīng)后污水中的硫化物含量，結(jié)果見表5。

表5 空氣曝氣量與污水中硫化物含量關(guān)系

從表5看出，隨著曝氣量的增加，污水中硫化物含量大幅降低。當(dāng)空氣曝氣量6 m3/min時，污水中硫化物被完全去除。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2013年1月，在陳南油田陳北站開展了空氣氧化除硫技術(shù)試驗。試驗流程圖見圖1。該技術(shù)簡單經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)場只需加裝一臺鼓風(fēng)機(jī)及其配套管線即可，年運(yùn)行費(fèi)用極低。

圖1 水處理流程圖

實施后，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，水質(zhì)明顯改善。跟蹤監(jiān)測外輸摻水水中硫化物含量由8.0 mg/L降至了0 mg/L，靜態(tài)腐蝕速度由除硫前的0.093 mm/a降到脫硫后0.005 7 mm/a，效果顯著(表6)。

表6 陳北站水處理數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)論

(1)產(chǎn)出污水中硫化物超標(biāo)是造成摻水系統(tǒng)腐蝕的主要原因。

(2)系統(tǒng)硫化物的來源為油井注汽開采時的高溫導(dǎo)致了原油中的硫組分轉(zhuǎn)化成硫化氫。

(3)現(xiàn)場試驗表明，空氣氧化脫硫方法防腐技術(shù)可行，簡單經(jīng)濟(jì)。

［1］黃俊英．油氣水處理工藝與化學(xué)［M］．東營:石油大學(xué)出版社，2007:183-216．

［2］李鶴林，路民旭．腐蝕科學(xué)與防腐蝕工程技術(shù)新進(jìn)展［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999:16-17．

［3］付亞榮，李淼，謝鳳華，等．油井清蠟降黏與防腐阻垢聯(lián)作技術(shù)［J］．石油鉆采工藝，2010，32(3):122-124．

［4］何新快，陳白珍，張欽發(fā)．緩蝕劑的研究現(xiàn)狀與展望［J］．材料保護(hù)，2003，36(8):1-3．

［5］鄭家燊．緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用［J］．腐蝕與防護(hù)，2001，18 (3):36-38．

［責(zé)任編輯］印樹明

TE 39

A

1673-5935(2015)02-0010-02

10．3969/j．issn．1673-5935．2015．02．004

2015－02－19

陳景軍(1971—)，男，山東無棣人，中國石化勝利油田分公司河口采油廠高級工程師，主要從事油田化學(xué)研究。