地面采油設(shè)備的腐蝕問題分析

張 楠

（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠生產(chǎn)維修大隊(duì)，黑龍江大慶 163000）

0 引言

在地面采油設(shè)備的設(shè)計和使用過程中，除充分考慮到油氣水分離基本功能，還要高度重視可能發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。一般情況下，地面采油設(shè)備的使用環(huán)境中具有較強(qiáng)的腐蝕性。根據(jù)現(xiàn)場使用環(huán)境的不同，水量、流速、溫度、化學(xué)組成、壓力等都是產(chǎn)生腐蝕的重要因素，需要對采油設(shè)備的腐蝕情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測。一旦地面采油設(shè)備出現(xiàn)腐蝕情況，會影響其正常的工作運(yùn)行，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，因此需要對地面采油設(shè)備腐蝕的類型、工作環(huán)境等進(jìn)行深入的分析和研究，制定科學(xué)合理的防腐措施。

1 地面采油設(shè)備工作環(huán)境分析

有效降低地面采油設(shè)備出現(xiàn)腐蝕的概率，需要對地面采油設(shè)備所處的工作環(huán)境進(jìn)行有效識別，保障其良好的工作運(yùn)行，才能延長地面采油設(shè)備的使用壽命。電化學(xué)作用是目前地面采油設(shè)備運(yùn)行中腐蝕產(chǎn)生的重要因素。

非酸性腐蝕產(chǎn)生的主要機(jī)理是空氣中的氧氣、二氧化碳、有機(jī)酸等共同作用，非酸性腐蝕隨著流體流速的增加腐蝕的效果越明顯，化學(xué)反應(yīng)在腐蝕因素的影響下生成的腐蝕產(chǎn)物一般都會從腐蝕面脫落，造成金屬表面直接暴露在空氣中，與腐蝕環(huán)境直接接觸，就會造成地面采油設(shè)備表面金屬腐蝕速度的增加。

酸性腐蝕產(chǎn)生的主要機(jī)理是水與硫化氫共同作用下產(chǎn)生的。酸性腐蝕受到流體流速的影響程度比較小，因?yàn)槠洚a(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)物具有較強(qiáng)的粘結(jié)性。但是在一些特殊因素的影響下，也會加劇酸性腐蝕的腐蝕速度，直接影響地面采油設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

2 地面采油設(shè)備腐蝕分析

地面采油設(shè)備的腐蝕種類比較多，腐蝕現(xiàn)象也比較復(fù)雜，主要概括為以下7 種：

（1）全面腐蝕。全面腐蝕在非酸性腐蝕環(huán)境中和酸性腐蝕環(huán)境中都可能出現(xiàn)，主要的特點(diǎn)是設(shè)備金屬表面出現(xiàn)均勻的腐蝕、全面腐蝕。

（2）麻點(diǎn)狀腐蝕。一般情況下麻點(diǎn)狀腐蝕都是由非酸性腐蝕引起的，主要的特點(diǎn)為地面采油設(shè)備出現(xiàn)局部的腐蝕現(xiàn)象，腐蝕逐漸從表面向設(shè)備內(nèi)部擴(kuò)散，可能出現(xiàn)一些孔洞，也有一部分麻點(diǎn)狀腐蝕是由于硫化氫造成。

（3）硫化物應(yīng)力致脆破裂。一旦硫化氫與水溶解在一起就會產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕性，采油設(shè)備在張應(yīng)力與腐蝕的作用下可能出現(xiàn)破損，影響設(shè)備的正常工作運(yùn)行，需要對設(shè)備選擇的材料硬度進(jìn)行加強(qiáng)。

（4）沉積物腐蝕。設(shè)備金屬周圍的一些沉積物與腐蝕產(chǎn)物可能對設(shè)備造成腐蝕現(xiàn)象。

（5）原電池腐蝕。在電解質(zhì)中因?yàn)椴煌O(shè)備表面的金屬材料存在差異，在連接中會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

（6）選擇性焊縫腐蝕。焊縫與設(shè)備本身金屬的微結(jié)構(gòu)存在較大差異，導(dǎo)致電解質(zhì)中出現(xiàn)陰極、陽極，產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，想要避免焊縫腐蝕的出現(xiàn)，就要將焊縫打磨成V 形。

（7）氫氣氣泡腐蝕。地面采油設(shè)備一旦發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，會伴隨著氫氣的產(chǎn)生，氫氣在內(nèi)部形成包裹或者存在于孔隙中，就會造成設(shè)備的破裂、起泡等現(xiàn)象發(fā)生。

3 地面采油設(shè)備腐蝕監(jiān)測

地面采油設(shè)備的腐蝕過程比較復(fù)雜，經(jīng)過調(diào)查分析，對地面采油設(shè)備造成腐蝕的影響因素種類比較多，需要根據(jù)實(shí)際情況找到腐蝕產(chǎn)生的原因，制定整改措施。下面介紹常見的4 種地面采油設(shè)備腐蝕現(xiàn)象和監(jiān)測方法。

3.1 目視檢查

對地面采油設(shè)備的外觀進(jìn)行目視檢查，查看其是否存在腐蝕現(xiàn)象，目視檢查方式可以對地面采油設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，檢查后要做好相應(yīng)的記錄方便日后進(jìn)行查詢和比較，地面采油設(shè)備都需要按照相應(yīng)的規(guī)定定期進(jìn)行目視檢查。

3.2 掛片檢測

腐蝕掛片主要是金屬材料，其組成基本與設(shè)備相同。在設(shè)備所處的環(huán)境中，將清洗干凈的金屬片掛在其中，記錄下其初始重量。放置一段時間后，取出掛片清洗干凈后稱重，對比金屬掛片前后的重量損失。此種方法的優(yōu)勢是操作方便，只需要定期的取出和置換掛片即可。

3.3 電阻探針

電阻探針方法利用在腐蝕過程中，金屬試件隨著截面積下降、電阻增加的原理形成了一種腐蝕測試儀，根據(jù)測量的電讀數(shù)計算出腐蝕速度。此種方法的優(yōu)勢在于不需要電解質(zhì)反應(yīng)，在水量比較少的設(shè)備中也比較適用，能夠在現(xiàn)場快速的檢測出金屬的腐蝕速度，不會影響設(shè)備的正常使用運(yùn)行，但是需要由專業(yè)人員進(jìn)行操作。

3.4 線性極化探針

線性極化探針方法的原理是探針在腐蝕環(huán)境中造成金屬損耗，引發(fā)極化現(xiàn)象，腐蝕的速度可通過電讀數(shù)計算出來。此種方法主要應(yīng)用在大量水的設(shè)備中，因?yàn)樘结樞枰娊赓|(zhì)反應(yīng)才能發(fā)揮出作用。實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場快速的檢測出金屬的腐蝕速度，并制定相應(yīng)的防腐措施。

3.5 其他檢測手段

除了以上幾種常見的方法，還有流體化學(xué)分析、磁粉探傷、超聲波壁厚測量、氫探針等檢測方法。

4 地面采油設(shè)備防腐措施

4.1 材料選擇

地面采油設(shè)備大部分都是由金屬材料構(gòu)成，因此在采油設(shè)備材料的選擇時可以盡量的選擇優(yōu)質(zhì)碳鋼，一些關(guān)鍵的小元件，如閥門、濕氣提取器、器皿、閥門調(diào)節(jié)器等，可以使用合金鋼。

4.2 工程設(shè)計

地面采油設(shè)備的安裝和設(shè)計時，要充分考慮到未來的防腐問題，在防腐措施的實(shí)施時節(jié)約資金。例如，按標(biāo)準(zhǔn)要求將玻璃纖維加強(qiáng)接頭或者絕緣法蘭安裝在集氣管線和油管的井口位置，根據(jù)流體的流動速度，可以實(shí)現(xiàn)對管道腐蝕減緩的目的。在泵站、油罐廠可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)耐克⒈Ｗo(hù)層，降低其存在破壞性原電池的概率，緩解腐蝕現(xiàn)象，必要時可以采取陰極保護(hù)措施。

4.3 化學(xué)防腐劑

化學(xué)防腐劑主要是在設(shè)備的金屬表面和環(huán)境之間形成了一道保護(hù)膜，以達(dá)到降低腐蝕的目的。薄膜狀化學(xué)防腐劑在使用過程中的有效期存在一定的限制，超過有效期則需要重新粘貼。選擇適當(dāng)?shù)姆栏瘎┎拍苡行У钠鸬揭种谱饔?，目前比較常用的化學(xué)防腐劑有有機(jī)防腐劑、無機(jī)防腐劑、揮發(fā)性防腐劑等。有機(jī)胺防腐劑是目前地面采油設(shè)備經(jīng)常使用的防腐劑，分為水溶性、油溶性等，在不同的情況下都具有一定的防腐效果。

要了解防腐劑的防腐效果及穩(wěn)定性，可以先進(jìn)行評價實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況在地面采油設(shè)備的防腐中應(yīng)用。防腐劑的注入方法按照不同也可以分為間歇注入、連續(xù)注入、分批注入等，其中效果比較明顯還是連續(xù)注入防腐劑的方式。

4.4 涂層選擇

涂層的主要作用是對金屬與腐蝕介質(zhì)進(jìn)行阻隔，避免其直接接觸。防腐涂料層要根據(jù)實(shí)際環(huán)境仔細(xì)的選擇，應(yīng)用和安裝時也要按照相應(yīng)的流程。涂層必須保障其完整性，不能出現(xiàn)遺漏的地方，影響其防腐效果。一旦發(fā)現(xiàn)涂層出現(xiàn)破損，要第一時間補(bǔ)救，保證防腐效果。目前在地面采油設(shè)備上經(jīng)常使用的防腐涂層為水泥、聚氨酯、酚醛樹脂環(huán)氧等。

4.5 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)的原理是采取犧牲陽極或者加強(qiáng)電流的方式使金屬成為陰極，達(dá)到金屬表面防腐的效果，可對地面采油設(shè)備起到很好的保護(hù)作用。犧牲陽極的方法是將被保護(hù)金屬與合金或者比較活潑的金屬相連接，形成原電池，通常使用鋁、鋅作為犧牲陽極的主要材料。被保護(hù)金屬與犧牲陽極金屬之間通常需要按照一定的比例分散在被保護(hù)金屬表面上，經(jīng)過研究和分析該比例一般為被保護(hù)金屬的1%～5%之間。外加電流法的原理是附加另一電極與被保護(hù)金屬形成兩個原電池，在直流電的作用下，被保護(hù)金屬為陰極，起到了保護(hù)作用。

5 結(jié)束語

經(jīng)過分析研究，地面采油設(shè)備腐蝕問題應(yīng)被高度重視。根據(jù)實(shí)際情況制定科學(xué)合理的防腐措施，保障地面采油設(shè)備的良好運(yùn)行，促進(jìn)油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。