低滲透油田集輸管線防腐技術優(yōu)化研究

張興隆，赫俊霞

（延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西延安 716000）

低滲透油田在開采過程中需要考慮集輸管線的腐蝕問題，集成管線的制作材料大多數(shù)為金屬材質，金屬材料長時間暴露在外面，容易被空氣中的氧氣所氧化，并且集輸管線需要與地面土壤接觸，土壤中的水分對集輸管線也會造成一定程度的損壞，因此油田集輸管線如果使用時間過長會出現(xiàn)嚴重的腐蝕問題和老化問題。如果油田集輸管線出現(xiàn)了腐蝕會對油田開采產(chǎn)生不良的負面影響，油田在開采過程中會出現(xiàn)資源泄露，不僅會造成嚴重的資源浪費，還會影響到低滲透油田開采設備的運行，甚至還有可能引發(fā)事故發(fā)生，所以對低滲透油田集輸管線采取相應的防腐措施是非常有必要的。目前低滲透油田集輸管線防腐技術主要是在集輸管線表面涂抹防腐層，利用防腐層將油田集輸管線與外界影響因素隔離開來，從而起到防腐作用，但是現(xiàn)有的技術在實際應用中起到的防腐效果不夠明顯，應用技術后低滲透油田集輸管線仍然會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，且腐蝕面積比較大，傳統(tǒng)防腐技術已經(jīng)無法滿足低滲透油田集輸管線防腐需求，為此提出低滲透油田集輸管線防腐技術優(yōu)化研究。

1 造成油田集輸管道腐蝕原因

1.1 土壤方面

土壤中的化學成分非常復雜，其中空氣、無機鹽、水的含量比較豐富，無機鹽與水能夠使土壤具有導電作用，這樣就為化學反應的發(fā)生提供了必要的條件；水與金屬在空氣環(huán)境下接觸也會產(chǎn)生反應，但是這個反應過程中比較漫長。另外，土壤中化學成分、含水量、酸堿度等因素都對能對油田集輸管道的腐蝕造成影響，經(jīng)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，集輸管道的腐蝕中土壤引起的腐蝕是其中主要的一種腐蝕因素。

1.2 油田集輸管道材料方面

油田技術管道的金屬材質本身性質就具有不穩(wěn)定性，在長期地下掩埋過程中一定會受到環(huán)境的影響，從而導致集輸管道腐蝕的發(fā)生。集輸管道內部的材料性質對集輸管道整體的耐腐蝕性有大的影響，在實際的使用過程中也能夠發(fā)現(xiàn)，普通合金材料的耐腐蝕性要明顯強于多合金材料，而金屬材料表面的粗糙度對管道的耐腐蝕性也有很大的影響，因此，在進行集輸管道制作的過程中要盡量保證集輸管道內表面的光潔度。

2 低滲透油田集輸管線防腐技術優(yōu)化

2.1 優(yōu)化低滲透油田集輸管線防腐涂層制作材料

油田集輸管道在制作的過程中主要使用的材料是金屬材料，而金屬材料長時間處在地下環(huán)境中非常容易產(chǎn)生化學反應，從而使得金屬元素的性質以及結構發(fā)生變化，導致集輸管道出現(xiàn)腐蝕的情況，因此一般情況下需要涂覆低滲透油田集輸管線防腐涂層，防腐涂層需要滿足以下指標。

表1 防腐涂層性能指標

傳統(tǒng)防腐技術中所使用的防腐涂層制作材料主要為丙烯酸與聚氨酯混合料，這兩種材料雖然抗氧化效果和抗腐蝕效果比較好，但是用其制作的防腐涂層附著力不滿足要求，在一段時間后涂層會逐漸脫落，并且丙烯酸與聚氨酯容易被水稀釋，空氣中的水分或者雨水接觸到丙烯酸與聚氨酯制作的涂層后，丙烯酸與聚氨酯成分會逐漸降低，從而導致防腐涂層的防腐效果逐漸失效[1]。此次根據(jù)低滲透油田集輸管線防腐需求，將活性樹脂代替原有的丙烯酸與聚氨酯涂層材料，活性樹脂具有良好的附著力和抗氧化性能，并且其主要提取于植物本體中，材料本身具有環(huán)保性質，將其作為低滲透油田集輸管線防腐涂層制作材料[2]。此外還在制作材料中加入了少量緩蝕劑，利用緩蝕劑降低油田集輸管線的腐蝕速率，從而改善防腐涂層的抗腐蝕性能和持久性能。

2.2 優(yōu)化防腐涂料制作工藝

在原有技術基礎上，對防腐涂層的制作工藝進行優(yōu)化，其優(yōu)化后制作過程為：首先將活性樹脂與緩蝕劑按照9∶1 的比例加入到HIGH-5964 型號籃式研磨機中進行攪拌，將研磨機的攪拌溫度控制在40℃以內，如果攪拌溫度過高會影響到活性樹脂的性能，所有將溫度控制在40℃以內，攪拌時間為30min[3]。然后在攪拌過程中加入少量的溫水，這樣可以提高活性樹脂的黏稠度。最后待攪拌完成后將材料取出，放在濕度在50%左右，溫度為30～50℃的室內環(huán)境中，在未使用之前避免陽光照射，防止防腐涂料的固化。

2.3 改善低滲透油田集輸管線防腐技術參數(shù)

低滲透油田集輸管線進行防腐處理過程中需要確定防腐涂層涂抹的厚度，該參數(shù)與后期的防腐效果具有直接的關系[4]，傳統(tǒng)技術在實際操作中將防腐涂層厚度固定在3～5cm 范圍內，沒有考慮其他因素的影響，此次對該技術參數(shù)進行優(yōu)化調整[5]。低滲透油田集輸管線防腐涂層厚度的確定與管線的厚度存在非線性關系，因此可以根據(jù)集輸管線的厚度和面積等數(shù)值來確定防腐涂層的厚度，其計算公式如下：

公式（1）中，D 表示低滲透油田集輸管線防腐涂層的厚度；k 表示低滲透油田集輸管線厚度；e 表示低滲透油田集輸管線橫截面積[6]。利用上述公式計算出低滲透油田集輸管線防腐涂層的厚度，根據(jù)數(shù)值對油田集輸管線進行防腐處理[7]。在施工前必須要對低滲透油田集輸管線表面進行處理，利用砂紙或者打磨設備將油田集輸管線表面進行拋光打磨，并且用酒精試劑或者硝酸試劑對拋光后的油田集輸管線表面進行刻蝕處理，這樣可以增強防腐涂料的附著力，使涂抹的防腐涂層不輕易脫落，最后將制備好的防腐涂料涂抹在管線表面上即可[8,9]。通過以上對防腐涂層材料、涂料制作工藝以及技術參數(shù)等方面的改良，完成了對低滲透油田集輸管線防腐技術的優(yōu)化[10]。

3 實驗論證分析

實驗以某低滲透油田集輸管線為實驗研究對象，該油田集輸管線長度為10000m，管線材質主要為Q360 鋼，實驗利用優(yōu)化后技術與原有技術對該低滲透油田集輸管線進行防腐處理。實驗準備了1000kg 活性樹脂材料，以及100kg緩蝕劑，用于制作低滲透油田集輸管線防腐涂料；根據(jù)公式（2）計算得到該低滲透油田集輸管線防腐涂層厚度為6.15cm。實驗分別選取八段油田集輸管線，管線防腐面積范圍在500～4000m2之間，其中一段實驗管道情況如圖1 所示。

圖1 實驗管道情況

該管線從正式投產(chǎn)至今僅10 余年時間，隨機抽取的管段防腐層達到4 級以下的占到了12%左右，這樣的比例相對而言偏高，說明該部分管段的防腐層老化速度較快。具體的評價標準與維護建議如表2 所示。

表2 防腐層評價標準與維護建議

經(jīng)過優(yōu)化前后兩種技術防腐處理后，在第60d 開始監(jiān)測實驗油田集輸管線腐蝕情況，計算兩種技術應用后油田集輸管線的腐蝕面積，通過數(shù)據(jù)對比分析此次提出技術優(yōu)化方案的可行性和可靠性。其中，本文主要利用DM 檢測儀進行管道腐蝕數(shù)據(jù)采集，原因是這種儀器具有點距自動測量、實時顯示等多種優(yōu)勢，可以顯著提升數(shù)據(jù)采集精度與效率。

DM 檢測儀主要由直流電源、信號發(fā)射機、信號接收機、A 字架、GPS 定位儀、DM 數(shù)據(jù)接收機等組成，其中直流電源與信號發(fā)射機是該儀器的重要組成部分，具體如圖2 與圖3 所示。

圖2 直流電源

圖3 信號發(fā)射機

低滲透油田集輸管線腐蝕檢測現(xiàn)場如圖4所示。

圖4 低滲透油田集輸管線腐蝕檢測現(xiàn)場

表3 為優(yōu)化前后低滲透油田集輸管線腐蝕面積對比。

表3 優(yōu)化前后低滲透油田集輸管線腐蝕面積對比

從表3 中數(shù)據(jù)可以看出：優(yōu)化后的防腐技術防腐能力有所提高，應用優(yōu)化后的防腐技術低滲透油田集輸管線的腐蝕面積比較小，遠小于優(yōu)化前防腐技術，因此實驗證明了此次提出的優(yōu)化方案可行，能夠有效改善原有技術的防腐功能，對低滲透油田集輸管線能夠起到有效的保護作用。

比較優(yōu)化前與優(yōu)化后的低滲透油田集輸管線防腐層等級，具體如表4 所示。

分析表4 中的數(shù)據(jù)可知：與優(yōu)化前相比，優(yōu)化后的低滲透油田集輸管線防腐層等級除VHDR-28 之外均達到一級，以此證明應用本文方法后，低滲透油田集輸管線耐腐蝕性和使用壽命均得到了提升。

表4 防腐層等級比較

4 結束語

防腐技術對于延長低滲透油田集輸管線使用壽命具有重要作用，此次針對傳統(tǒng)技術存在的問題，從材料、工藝以及技術參數(shù)三個方面實現(xiàn)了對傳統(tǒng)低滲透油田集輸管線防腐技術的優(yōu)化，有效地改善了傳統(tǒng)技術的防腐功能，提高了低滲透油田集輸管線的抗腐蝕性和抗氧化性，為油田集輸管線有效使用提供了良好的技術支撐。