注水井管道腐蝕與防護措施

李永太 西安石油大學

注水井管道腐蝕與防護措施

李永太 西安石油大學

油田注水井中影響管道腐蝕的因素較多，如溶解的CO2、氧氣、H2S、鹽類、菌類、污垢、溫度、流速等，不同性質的注水井對管道的腐蝕程度不同。通過對注水井管道腐蝕原因和腐蝕機理的分析，有針對性地提出管道防腐技術。當前國內注水井管道防腐技術大致分為三類：一是采取有效手段去除回注水中的腐蝕性物質，從根本上防止腐蝕產生；二是更換注水井管道，換掉被腐蝕不能用的管道；三是改變管道材質，通過防腐性材質管道避免腐蝕發生。在分析注水井管道腐蝕原因和總結防腐技術基礎上，提出加大研究、加強檢查、結合實際選擇防腐技術等有效措施，以確保防腐效果。

注水井；管道；防腐；試驗；緩蝕劑

油田注水井中影響管道腐蝕的因素較多，如溶解的CO2、氧氣、H2S、鹽類、菌類、污垢、溫度、流速等，不同性質的注水井對管道的腐蝕程度不同，通常對油田注水井管道腐蝕分為三類：一是溶解氣體腐蝕，二是含硫化合物污水腐蝕，三是高鹽高鐵含量污水腐蝕[1]。

1 注水井管道防腐技術

通過對注水井管道腐蝕原因和腐蝕機理的分析，有針對性地提出管道防腐技術，當前國內注水井管道防腐技術大致分為三類[2]：一是采取有效手段去除回注水中的腐蝕性物質，從根本上防止腐蝕產生；二是更換注水井管道，換掉被腐蝕不能用的管道；三是改變管道材質，通過防腐性材質管道避免腐蝕發生。

1.1 氮化材質管道防腐

變換注水井管道材質是防腐最主要也是最能廣泛推廣的方法，針對注水井管道腐蝕嚴重的問題，對多種材質管道（主要包括常用的鎳淋鍍油管、滲氮油管、水井修復油管、鈦納米材質油管、不銹鋼管道、改性玻璃內襯管道、普通涂料管道等材質）進行試驗。

根據各種類型管道的應用效果對比分析，滲氮油管的防腐效果最好且副作用較小，滲氮油管由于采用了氮化工藝使得管道表面光潔、硬度較高，耐腐蝕性能良好。

滲氮油管在注水井管道中防腐效果十分好，基本不存在點腐蝕現象，防腐效果是普通油管的多倍。由于氮化層表面滲氮的影響，腐蝕產物或反應物在氮化膜表面吸附，形成一層有效的保護膜，可以很好地保護管道以避免進一步腐蝕，防腐效果好，可以在注水井管道中進行推廣應用。

1.2 增加緩蝕劑防腐保護

針對油田注水井的工藝特征，增加緩蝕劑是較好的防腐技術。根據油田實際特征和注水井回注水成分，進行緩蝕劑篩選，增加緩蝕劑濃度（一般為30～50mg/L），可以有效降低管道腐蝕速率從而提高管道使用壽命[3]。油田注水井管道防腐緩蝕劑主要有氨基三亞甲基膦酸（ATMP）、乙二胺四亞甲基膦酸（EDTMP）、乙二胺四甲叉膦酸（HDTMPA）、羧基亞乙基二膦酸（HEDP）、多氨基多醚基甲叉膦酸（PAPEMP）、2—膦酸丁烷—1，2，4—三羧酸（PBTCA）、水解聚馬來酸酐（HPMA）、聚丙烯酸（PAA）、膦酰基羧酸共聚物（POCA）、聚環氧琥珀酸（PESA）、聚天冬氨酸（PASP）等。對上述緩蝕劑進行篩選實驗，得出防腐率結果，緩蝕劑的防腐效率全部都在50%以上，其中PAPEMP的防垢率達到了最高的84.38%，其次是防垢率為81.32%的POCA，其中HPMA的防垢率最低只有57.02%。由于防垢劑的使用還需要考慮成本問題，PAPEMP的價格十分昂貴，雖然防垢效果最好，但是成本難以承受，POCA的防垢率效果較好且價格較為低廉，油田企業應根據注水井實際情況及經濟狀況進行緩蝕劑選擇。

1.3 采用油套環空保護

（1）環空保護液保護技術。環空保護液保護技術主要是針對油田注水井管道外壁腐蝕嚴重而采用的一種防腐技術，對管道外壁防腐具有較好效果。在檢管作業時，進行腐蝕環安裝，作業完成后大排量洗井，至井出口水質穩定為止，然后進行管線固定和試壓，由套管反擠2%～5%環套空間防護液，開井進行正常注水，油套環空加入微生物控制劑、殺菌劑、緩蝕劑等保護液，防止油套空間產生細菌、腐蝕物等物質，控制和抑制管道腐蝕現象。

（2）陰極保護防腐技術。在油田注水井管道上應用陰極保護短節，根據注水井管道腐蝕實際情況，在管道每一段連接相應的短節，從而達到減少油套管腐蝕的目的。陰極保護防腐技術目前在注水井管道防腐應用較少，防腐有效期一般只有1年左右，并且根據不同注水井需要采用不同的保護塊，保護短節安裝間距不一樣給廣泛推廣應用造成不便。

2 提高防腐效果的對策

（1）防腐技術選擇要根據油田注水井工藝實際。根據注水井實際情況和油田經濟效益現狀，選擇滲氮管道、不同的緩蝕劑、油套環控保護技術等進行注水井管道防腐，或者將幾種防腐技術進行綜合使用。

（2）加大投入和防腐技術研究。在現有防腐技術基礎上，加大注水井管道防腐投入和研究力度，提出進一步提高防腐效果、降低防腐成本的防腐技術，進而廣泛推廣運用。

（3）加大日常檢查和管理力度。通過加大檢查頻次，對發現點腐蝕的部位及時進行處理，對腐蝕效果衰退的及時增加緩蝕劑，對管道破壞嚴重的及時更換滲氮管道等，從整體上保證注水井管道的溫度，使管道良好、正常運行。

3 結論

（1）對油田注水井管道腐蝕進行分析，溶解氣體腐蝕、高含硫含菌污水腐蝕及高鹽高鐵含量污水腐蝕是三種典型的管道腐蝕原因。

（2）從采用氮化材質管道防腐技術、增加緩蝕劑防腐保護技術、采用油套環空保護技術三個方面提出注水井管道防腐技術，并對其防腐進行試驗和對比分析。

（3）在分析注水井管道腐蝕原因和防腐技術基礎上，提出加大研究、加強檢查、結合實際選擇防腐技術等有效措施，以確保防腐效果。

[1]李榮強．勝利油田注水管柱腐蝕機理與防治技術[J]．石油鉆探技術，2008，36（4）：64-67.

[2]曹懷山，譚云賢，羅楊．注水井腐蝕原因分析及防護對策[J]．石油與天然氣化工，2010（39）：151-156.

[3]馬蔚東，劉芳，馬雙勝．高濃度聚驅單井采出管道腐蝕結垢分析[J]．油氣田地面工程，2013，32（1）：117.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.061