張港油田管網腐蝕機理及防治對策

鄧寺紅

（中國石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江433123）

張港油田位于江漢盆地潛江凹陷張黃單斜帶，為一西傾單斜構造，構造比較平緩，走向接近南北向，油藏西面受構造控制，低部位為水，向東巖性上傾尖滅。油藏深度1 543.8～1 617.8米，含油層位潛42油組，由于鹽湖沉積，采出水礦化度高一般在250 000 mg／L左右。

1 張港油田管網腐蝕機理研究

油田生產過程中，采出液是對金屬設備設施腐蝕的主要源頭之一。油井采出液中含有溶解鹽類對金屬腐蝕有很大的影響，最常見的還有水中溶解的氧氣、二氧化碳以及硫化氫氣體，其次，油田水中存在的硫酸鹽還原菌等微生物也會對金屬產生嚴重腐蝕。尤其是在水處理和注水過程中，硫化物、細菌超標，造成鋼材腐蝕加劇。

1.1 張港油田腐蝕原因分析

1.1.1 原油集輸處理系統

通過調查發現，張港油田井下管桿腐蝕輕微，而地面集輸管網與處理設備腐蝕嚴重。分析認為主要是硫化氫腐蝕，硫化氫主要是SRB還原系統污水中SO42－形成。張港地層不具備SRB繁殖的適宜條件，井口產出水SRB含量很低。黃36斜 －8井口采出水分析：SRB含量僅2.5個／ml。主要原因為張港油田油藏埋藏的較深（1 500 m～1 600 m），地層溫度高，不適宜SRB存活。但在原油集輸處理系統中，SRB大量繁殖生長（見表1）。

表1 黃36斜－8產出水細菌含量測定數據表

隨著H2S含量增加，集輸管線的腐蝕率明顯增大（見圖1）。

圖1 張港油田產出污水中硫化氫對腐蝕的影響預測曲線

1.1.2 注水系統

張港油田注水水源是清水。雖然從站內檢測SRB是合格的，但從注水井井口取樣分析：SRB含量達到70個／ml，說明SRB在管線中有繁殖滋生現象，注入井筒水SRB超標（見表2）。

表2 張港注水系統沿程水中細菌含量表

1.2 腐蝕影響因素研究

1.2.1 溫度和壓力

通過模擬計算了采出水溫度在20℃ ～100℃ 范圍內腐蝕率的變化情況，一是壓力的這種微小變化對腐蝕不產生影響；二是溫度對腐蝕的影響非常敏感，特別是50℃ 以后腐蝕速率急劇加快，在80℃ 左右時達到最高值，溫度超過90℃，腐蝕率迅速下降（見圖2、圖3）。張港油田系統運行溫度在35℃ ～60℃ 之間，因此溫度對腐蝕的影響非常明顯。

1.2.2 p H 值

對于H2S水溶液的PH值在6時是一個臨界值，當PH值小于6時鋼材的腐蝕速率高，腐蝕液成黑色且渾濁；而Cl－和CO2的存在又可加劇H2S的腐蝕。當PH值小于7.0時，腐蝕速率明顯加快；p H值大于7.0時，腐蝕速率明顯減小并趨于穩定（見圖4）。張港、代河污水PH值在6.8～7.0之間，因此PH值對腐蝕的影響較小。

圖4 張港油田采出污水PH值對腐蝕的影響

1.2.3 二氧化碳

研究發現張港油田采出污水隨著CO2含量的增加腐蝕速率直線上升（見圖5）。

圖5 張港油田采出污水CO2含量對腐蝕的影響

2 張港油田防腐對策研究

2.1 原油集輸與處理系統

從上文分析來看，張港油田采出污水腐蝕的主要原因是H2S和硫酸鹽還原菌（SRB）。針對H2S和SRB，參考目前國內防腐蝕技術的發展和應用情況，綜合考慮，地面集輸系統采用投加防腐、殺菌藥劑，并結合特殊管材進行防腐。

2.1.1 殺菌劑評價

緩蝕劑評價依據行業標準SY／T 5890，通過測試加殺菌劑前后水樣中細菌的含量，來計算殺菌劑的殺菌率。代河站及張港站采用 HC－407殺菌劑和KD－S06殺菌劑均有較好的殺菌效果（見表3）。綜合考慮殺菌效果和藥劑通用性，采取在張港和代河站投加HC－407的方案。

表3 張港站殺菌劑評價實驗數據表

2.1.2 緩蝕劑評價

緩蝕劑評價依據的是行業標準SY／T 5273油田采出水用緩蝕劑性能評價方法－－靜態掛片法。經多次篩選，代河采用KD－H03緩蝕劑，張港站采用SB9806緩蝕劑可獲得較好防腐效果（見表4）。

表4 張港站緩蝕劑評價實驗數據表

2.1.3 藥劑投加方案

張港站每日在加藥點投加殺菌劑 HC 407，100 mg／L，緩蝕劑SB 9806，50 mg／L（見圖6）。

圖6 張港站藥劑投加工藝流程

2.2 注水系統

注水系統腐蝕率超標的主要原因是細菌對藥劑產生抗藥性，根據藥劑評價結果，將殺菌劑由SS313＋1427調整為 HC407，投加濃度100 mg／L。實施后，張港站污水SRB含量和平均腐蝕率有明顯下降，SRB含量由250個／ml下降到4.5個／ml，輸油泵出口腐蝕率由0.1467 mm／a下降到0.045 mm／a。注水系統水質達標率大幅提高，FB、TGB兩項指標均達到要求，平均腐蝕率由0.193 2 mm／a下降到0.052 mm／a。

3 結論和建議

1）張港油田腐蝕的主要原因是硫化氫腐蝕，硫化氫主要產生于硫酸鹽還原菌還原污水中硫酸根離子；系統溫度的升高、PH值的降低加劇系統的腐蝕。

2）投加防腐藥劑是解決張港腐蝕的有效方法，通過評價選用的殺菌劑和緩蝕劑，可達到系統防腐和節約成本的目的。

3）在地面集輸管線設施更新改造時可以考慮采用防腐的復合管材。

［1］羅英俊，萬仁溥.采油技術手冊（第三版）（下冊）［M］.北京：石油工業出版社，2012：1334.

［2］李建海，李中和.油田污水處理水質影響因素與改善措施［J］.油氣田環境保護，2012（05）：55－59.