采油集輸管線結(jié)垢腐蝕的機(jī)理分析與保護(hù)策略

徐明 劉讓龍 王彥興 章宏波

摘要：防止集輸管線結(jié)垢與腐蝕不但可以提升傳輸效率，同樣也是確保產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑之一。在實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的解決過(guò)程中，要做好實(shí)際情況控制工作，重點(diǎn)解決結(jié)垢與腐蝕問(wèn)題，更好的滿足油田對(duì)于生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的客觀要求，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：采油集輸管線;結(jié)垢腐蝕;保護(hù)策略

引起結(jié)垢問(wèn)題的原因較為簡(jiǎn)單，主要是碳酸鈣的溶解所引起，最可行的方法就是通過(guò)電解法防止出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題，而引起集輸管線腐蝕的原因眾多，必須根據(jù)腐蝕問(wèn)題出現(xiàn)的具體原因，分別采取多項(xiàng)措施，防止腐蝕問(wèn)題威脅管線安全。

一、采油集輸管線結(jié)垢機(jī)理

首先，當(dāng)水中具有大量的難溶解的鹽分子時(shí)，這些分子在運(yùn)送過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)聚合下沉的情況，從而出現(xiàn)大量的沉淀堆積在管線內(nèi)部形成結(jié)垢問(wèn)題;其次，在結(jié)晶作用的輔助下，一些鹽類分子可能會(huì)出現(xiàn)化學(xué)作用或者晶體的組合從而出現(xiàn)一些新的微晶體，這些晶體的晶?；瘯?huì)導(dǎo)致大面積的堆疊與沉淀;再次，當(dāng)大量晶體堆積時(shí)還會(huì)出現(xiàn)晶體長(zhǎng)大的情況，這個(gè)時(shí)候沉淀就會(huì)逐漸成為大面積的污垢;最后，在不同的條件下，結(jié)垢的狀態(tài)也會(huì)出現(xiàn)不同的表現(xiàn)。如果從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)角度上來(lái)看，整個(gè)結(jié)構(gòu)的過(guò)程就是離子在過(guò)飽和溶液中結(jié)晶的過(guò)程，然后結(jié)晶會(huì)不斷積累、成長(zhǎng)，與其他路過(guò)的分子或者晶體進(jìn)行聚集，最終形成難以處理的巨大沉淀物，嚴(yán)重阻礙管線的正常使用。

二、采油集輸管線腐蝕機(jī)理

1環(huán)境因素

在對(duì)原油進(jìn)行集輸?shù)倪^(guò)程中，由于集輸距離相對(duì)較短，因此普遍會(huì)采用架空管道對(duì)其進(jìn)行輸送，架空管道曝光于外界環(huán)境中，外界環(huán)境水蒸氣的存在將會(huì)使得集輸管線出現(xiàn)嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕。另一方面，集輸管道將直接與集輸設(shè)備相連，集輸設(shè)備屬于電氣化設(shè)備，在使用過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)雜散電流，目前的研究成果表明，雜散電流將會(huì)引起嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。

2原油成分因素

由于集輸管道中的原油都沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理，所以集輸管道內(nèi)的原油中含有大量的硫化物等腐蝕性成分，這些腐蝕性成分的存在將會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生直接影響。同時(shí)，由于集輸管道較短，因此并不需要對(duì)其進(jìn)行加熱和加壓，管道內(nèi)的原油僅需要在井口壓力和溫度下輸送即可，但是由于井口的壓力和溫度也相對(duì)較高，較高的溫度會(huì)使得化學(xué)反應(yīng)加快，進(jìn)而使得集輸管道的腐蝕速率加快。

3集輸管線因素

集輸管線都應(yīng)該采取一定的防腐措施，但是如果管道的施工質(zhì)量不佳，管道的防腐層遭到破壞，不但會(huì)使得管道產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，而且由于不同位置的電位差不同，還會(huì)引起電化學(xué)腐蝕，因此，防腐層破壞產(chǎn)生的腐蝕速度相對(duì)較快，該問(wèn)題將會(huì)嚴(yán)重威脅管道運(yùn)行安全。同時(shí)，如果集輸管道的電化學(xué)保護(hù)失靈或未向原油中添加防腐蝕藥劑，也會(huì)引起集輸管線腐蝕。

三、緩解結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的技術(shù)

1接轉(zhuǎn)站分水

為了做好集輸管線的結(jié)垢預(yù)防控制工作，接轉(zhuǎn)站的分水可以說(shuō)是最行之有效的方案之一。通過(guò)接轉(zhuǎn)站分水，能夠?qū)⒔Y(jié)垢的原因消除，從而降低后續(xù)結(jié)垢的可能性。在處理過(guò)程中，接轉(zhuǎn)站分水能夠降低輸送中包含的鈣鎂離子，這些離子都是導(dǎo)致結(jié)垢問(wèn)題發(fā)生的主要因素。在確保輸油過(guò)程安全的同時(shí)，還能夠有效降低污水處理的難度，對(duì)于緩解管線輸送壓力具有重要的作用。

2加藥防垢

阻垢劑在使用時(shí)也會(huì)存在一些問(wèn)題與弊端，比如說(shuō)在油田水的礦化度相對(duì)較高的情況下，可能會(huì)減少和降低處理的效果，而大多數(shù)油田使用的聚合物阻垢劑本身沒(méi)有嚴(yán)格的使用要求與標(biāo)準(zhǔn)，所以隨意使用的情況十分嚴(yán)重，可能會(huì)出現(xiàn)額外的水體污染，從而增加后期污水處理的難度與成本。另外，一些已經(jīng)結(jié)垢的位置或者出現(xiàn)析出結(jié)晶情況的水體都無(wú)法采用加藥防垢的方法進(jìn)行處理，所以該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中具有較大的限制性。

3磁防垢

磁防垢技術(shù)是一種新興的技術(shù)，其技術(shù)成本較低，只需要在每毫升三千毫克的水溶液中添加鹽即可有效降低出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題的情況。一般來(lái)說(shuō)，含鹽量較低時(shí)，防垢的效果就越明顯，相對(duì)的，當(dāng)鹽含量較高時(shí)，實(shí)際處理效果也會(huì)大打折扣。

4除垢器

除垢器實(shí)際上就是對(duì)所有可以進(jìn)行防垢處理設(shè)備的總稱，目前采用較為廣泛的是超聲波除垢器，該設(shè)備能夠通過(guò)降低無(wú)機(jī)鹽沉淀的方法來(lái)進(jìn)行除垢。一般來(lái)說(shuō)，這種處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中必須在較長(zhǎng)的管線中進(jìn)行鋪設(shè)，成本較高且處理難度較大。后續(xù)出現(xiàn)了新型除垢設(shè)備，該設(shè)備可以將垢離子吸附在設(shè)備周邊從而降低管線中結(jié)垢的問(wèn)題。

四、采油集輸管線腐蝕保護(hù)策略

1涂層保護(hù)。涂層保護(hù)是一種提前保護(hù)策略，通過(guò)在內(nèi)外管壁處涂抹防腐涂料的方式能夠降低管壁受到腐蝕的可能性，整體防腐效果較高。但是，由于不同情況下的介質(zhì)類型不同，腐蝕能力與作用范圍也不一樣，所以實(shí)際處理過(guò)程中難度較大。在做好防滲透性能處理與抗腐蝕性處理后，根據(jù)油田的情況不同來(lái)選擇適應(yīng)性較好的涂料即可。

2電化學(xué)保護(hù)。在電化學(xué)腐蝕中，電極電位也是一個(gè)影響腐蝕程度的重要因素，所以在金屬外部應(yīng)該盡可能做好陰極極化與腐蝕程度處理工作，從而實(shí)現(xiàn)電位控制與整體保護(hù)。在腐蝕較為嚴(yán)重時(shí)，采用陰極陽(yáng)極配合保護(hù)的方法可以取得不錯(cuò)的保護(hù)效果。

3涂層與電化學(xué)聯(lián)合防護(hù)。在使用涂料進(jìn)行防護(hù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)裸露部分的保護(hù)不足的情況，所以配合電化學(xué)防護(hù)進(jìn)行整體處理的工藝更適合實(shí)際工況要求。在一些腐蝕程度較高的情況下采用涂層與電化學(xué)聯(lián)合防護(hù)，能夠形成優(yōu)勢(shì)上的互補(bǔ)，更好的完成防護(hù)控制任務(wù)。

4鋼材復(fù)合管線防護(hù)。鋼材復(fù)合管線防護(hù)技術(shù)是一種采用針對(duì)性管線防護(hù)處理的方式進(jìn)行電化學(xué)腐蝕預(yù)防控制的技術(shù)類型。比如說(shuō)在鹽堿地地區(qū)中管線更容易受到腐蝕，這個(gè)時(shí)候就需要選擇自身具有較強(qiáng)抗腐蝕性的復(fù)合鋼材進(jìn)行管線鋪設(shè)，從而在根本上降低受到腐蝕的可能性，有效延長(zhǎng)使用壽命。

5防止采油集輸管線結(jié)垢措施。最常見(jiàn)的方法就是通過(guò)電解處理法來(lái)防止出現(xiàn)結(jié)垢，該種方法的基本原理就是通過(guò)水資源作為中間介質(zhì)，對(duì)石油進(jìn)行簡(jiǎn)單的分解。綜合來(lái)說(shuō)，由于水資源本身具有一定的導(dǎo)電性能，從而使得原油中的碳酸鈣等成分的黏度或密度等物性遭到破壞，在集輸管道內(nèi)，產(chǎn)生結(jié)垢問(wèn)題的主要物質(zhì)不存在，則不會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題，同時(shí)，在電力資源的作用下，也會(huì)使得碳酸鈣轉(zhuǎn)化為氧化鈣的速率大大下降，進(jìn)而防止出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了油田開(kāi)發(fā)方式的轉(zhuǎn)變，同時(shí)隨著油田開(kāi)發(fā)方式的不斷深入，油田的情況也發(fā)生了變化，因此需要根據(jù)油田的實(shí)際情況來(lái)轉(zhuǎn)變開(kāi)發(fā)方式。結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題是當(dāng)前我國(guó)油田集輸管線的主要問(wèn)題之一，合理解決這些問(wèn)題對(duì)于推動(dòng)油田開(kāi)發(fā)水平提升來(lái)說(shuō)十分重要。

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