某油田工藝裝置腐蝕分析與防腐措施

崔世華

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

某油田工藝裝置腐蝕分析與防腐措施

崔世華

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

針對油田工藝裝置的腐蝕情況，分析了某油田采出水水質(zhì)報告，指出了地面處理設(shè)施管道和設(shè)備腐蝕的原因，并對相關(guān)管道和設(shè)備防腐提出了合理的建議。

腐蝕；采出水；防腐

油氣田日常生產(chǎn)中會產(chǎn)生含有大量雜質(zhì)的污水，水中含有Cl-、CO2、H2S、溶解氧、細(xì)菌等腐蝕介質(zhì)，會對金屬設(shè)備和管道產(chǎn)生腐蝕，隨著油氣工業(yè)的發(fā)展，油田田腐蝕危害暴露的日益明顯，腐蝕不僅造成油氣結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致原油泄漏以及發(fā)生火災(zāi)爆炸等災(zāi)難性事故，造成環(huán)境污染、停產(chǎn)等后果[1]，影響油氣工業(yè)的生產(chǎn)和人民群眾的生命安全。

中東某油田主要流程如下圖1，油氣從井口采出，通過各單井管線送過脫氣站，脫氣站匯集多個井口的來液，然后進(jìn)行氣液水三相分離，經(jīng)分離后各介質(zhì)分別輸送到終端進(jìn)行處理。隨著油田開采進(jìn)入中后期，采出液的含水率上升，腐蝕問題已經(jīng)凸顯。

圖1 油田處理設(shè)施簡單工藝流程

1 腐蝕因素

1.1 水的存在

油氣生產(chǎn)系統(tǒng)中水的存在對評價腐蝕風(fēng)險有至關(guān)重要作用，油氣本身無腐蝕性對碳鋼不會產(chǎn)生腐蝕風(fēng)險。但是，如果水以液態(tài)的形式存在，可以溶解CO2和H2S使其包含于生產(chǎn)液中形成酸溶液導(dǎo)致金屬材料腐蝕。

水可能以產(chǎn)出水的形式存在，從儲層伴隨著油氣產(chǎn)出，也可以因為產(chǎn)出液冷卻或者壓力下降使水從飽和油氣中析出以凝結(jié)水的形式存在。

1.2 H2S腐蝕

如果系統(tǒng)中包含有足夠H2S，將對系統(tǒng)有重大影響。H2S的存在使氫原子擴(kuò)散到鋼鐵中引起碳鋼和低合金鋼的氫脆。H2S腐蝕可以采取多種形式導(dǎo)致失重腐蝕，氫致開裂，硫化物應(yīng)力腐蝕開裂等。

氫致開裂主要影響軋制碳鋼和低合金鋼產(chǎn)品，氫原子擴(kuò)散到鋼中并在鋼的非金屬夾雜物周圍積聚，在晶粒缺陷處重組為氫分子，然后沿金相組織傳播形成裂紋，或隨著更多的氫原子進(jìn)入，壓力升高，使鋼鐵周圍變形從而在金屬表面形成可見的氣泡。

硫化物應(yīng)力腐蝕開裂是水和H2S存在的情況下，由腐蝕和拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。

1.3 CO2腐蝕CO2腐蝕在油氣生產(chǎn)設(shè)備和管線中是較為普遍的失效模式。CO2溶于水形成碳酸導(dǎo)致腐蝕，對碳鋼和低合金鋼有腐蝕性。CO2引起的腐蝕速率對系統(tǒng)的溫度和壓力變化敏感。

1.4 氯化物應(yīng)力腐蝕開裂

氯化物應(yīng)力腐蝕開裂是應(yīng)力腐蝕開裂常見的形式。它需要水，氧氣和氯化物同時存在且接觸受壓材料。壓力可能由機(jī)械負(fù)載，壓力負(fù)載或者制備工藝引起(焊接，冷加工等)。

1.5 氧腐蝕

氧是自然界中最常見的氧化物并且大量存在于水中，使得液體對大多數(shù)金屬具有腐蝕性。氧氣直接參與腐蝕反應(yīng)且促進(jìn)鋼鐵材料的均勻腐蝕，耐蝕金屬的局部腐蝕和開裂。

1.6 微生物腐蝕

由硫酸鹽還原菌引起的微生物腐蝕，或者其他細(xì)菌例如硝酸鹽還原菌，在碳鋼內(nèi)壁沉積物中可能導(dǎo)致局部的高腐蝕速率。在低流速、積液段發(fā)生微生物腐蝕的風(fēng)險較高。

2 水質(zhì)分析

另外硫離子含量也稍高，在4～10mg/L范圍內(nèi)，對普通碳鋼都屬于中等強(qiáng)度以上腐蝕介質(zhì)。

表1 采出水水質(zhì)分析結(jié)果

3 防護(hù)措施

3.1 合理選材

(1)從井口到脫氣站的單井管線輸送介質(zhì)為多相流體，若使用碳鋼管，應(yīng)滿足抗硫化氫，抗Cl-要求，同時需考慮一定的腐蝕裕量，并增加緩蝕劑對管線內(nèi)部腐蝕進(jìn)行控制。另外帶有內(nèi)涂層的碳鋼和塑料襯里的碳鋼也能用作單井管線和集輸管線?？紤]到生產(chǎn)過程中的含水量具有不確定性，因此，非金屬材料(如RTP管線)也是一種合理的替代品，

(2)對于分離后油的外輸管道，經(jīng)過三相分離器后含水率的下降，碳鋼由于油浸潤管壁的作用就能具有足夠的抗腐蝕能力，可選用普通碳鋼管道。

(3)分離器產(chǎn)出的氣相線中含有的主要成分是油中的CO2和H2S，可能還有飽和水蒸氣，因此其腐蝕速率會相對較高。如果采取有進(jìn)一步腐蝕控制的措施，如保持流體在露點溫度之上，在適宜的位置采用全面的腐蝕監(jiān)控程序或考慮使用氣相緩蝕劑等，則采用碳鋼更經(jīng)濟(jì)。

(4)分離器后的水線通常呈酸性，其材料選用玻璃鋼管道，部分高溫段可采用耐蝕合金材料。

3.2 緩蝕劑的使用

使用緩蝕劑是較為經(jīng)濟(jì)的減少腐蝕的辦法, 大部分緩蝕劑具有成本低、性能穩(wěn)定、功能性強(qiáng)、效果明顯的特點[2]。但緩蝕劑種類繁多且不同機(jī)理，針對性較強(qiáng)。通過研究表明，針對地層水含H2S、CO2等酸性氣體和CL-引起的腐蝕, 酸性介質(zhì)緩蝕劑可有效地抑制腐蝕。

3.3 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)技術(shù)方法簡單，投資少，效益高，可以采用電流陰保站來保護(hù)進(jìn)入該站的單井管線和從脫氣站到終端處理廠的集輸干線以及注水管線，另外罐容大于1000m3的儲罐也應(yīng)采用電流陰極保護(hù)。對于罐容小于1000m3的儲罐罐底板外壁在采用涂層保護(hù)以外，采用犧牲陽極進(jìn)行輔助保護(hù)。

4 結(jié)論

(1)通過分析該油田采出水的水質(zhì)報告，采出水腐蝕性較強(qiáng)，有必要采取防護(hù)措施；

(2)對油田設(shè)施的管道和設(shè)備進(jìn)行腐蝕原因分析，理清主次腐蝕，根據(jù)各流程所含介質(zhì)特點，合理對各部位材料的進(jìn)行選用；

(3)合理選材的同時還應(yīng)恰當(dāng)使用緩蝕劑等藥劑以及陰極保護(hù)措施，這樣才能做到經(jīng)濟(jì)、安全。

[1] 王玉春. 綏靖油田腐蝕現(xiàn)狀及腐蝕機(jī)理研究[J]. 榆林學(xué)院學(xué)報,2009(2):62-64.

[2] 王 娟,等. 延長油田某區(qū)塊采出水腐蝕因素分析及對策[J].全面腐蝕控制,2013(10):85-87.

AnalyzingoftheOilfieldProcessDeviceCorrosionandCorrosionProtectionMethod

CuiShihua

(CNOOC Petrochemical Engineering Co., Ltd., Qing Dao 266101，China)

Based on the corrosion status of oilfield process device, the report of oilfield production water was analyzed, the reasons of pipeline and equipment corrosion was pointed out, and reasonable suggestions was put forward for pipeline and equipment corrosion protection.

corrosion;oilfield production water;corrosion protection

2017-07-14

崔世華(1983—)，河北衡水人，工程師，碩士研究生，主要從事煉油方面的設(shè)計工作。

TE98

A

1008-021X(2017)18-0125-02

(本文文獻(xiàn)格式崔世華.某油田工藝裝置腐蝕分析與防腐措施[J].山東化工，2017，46(18)：125-126.)