注水管道防腐措施評價裝置的研制與應用

賈 慶 大慶油田工程有限公司

注水管道防腐措施評價裝置的研制與應用

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設計一種適合化學藥劑、防腐涂層、金屬材料防腐和耐蝕效果評價的試驗裝置，裝置由2個監測單元組成，每個監測單元設有多種腐蝕測試手段，其中溶解氧測試儀用于測試除氧劑的除氧效果；氧化還原電位測試儀/pH用于測量投加化學劑前后試驗介質的氧化-還原性，可以反映出試驗介質的腐蝕性，用于腐蝕機理研究；腐蝕在線測試儀用于快速評價緩蝕劑、除氧劑、硫化物去除劑的緩蝕效果。裝置在海拉爾油田進行現場試驗，針對清水優選出除氧型緩蝕劑，針對污水優選出殺菌型緩蝕劑。裝置具有與現場工藝連接方便，試驗數據真實可靠，節約藥劑費用等優點。試驗裝置還可以進行材質、涂層的優化篩選，適用于多種防腐措施的現場評價。

注水管道；防腐措施；監測單元；緩蝕劑；腐蝕速率

1 裝置結構及工作原理

防腐措施評價試驗裝置由2個監測單元組成（DN300），每個監測單元都包含溶解氧測試儀、氧化還原電位測試儀/pH、腐蝕掛片架、腐蝕測試管（DN25）、腐蝕在線測試儀，裝置采用計量泵加壓以保證流量的恒定。該裝置可以監測系統的腐蝕速率，篩選防腐涂料和耐蝕材質，評價緩蝕劑、除氧劑和硫化物去除劑的腐蝕控制效果。

裝置工作原理：裝置采用旁通的方式與現場取樣口、壓力表接口連接，連接方便，不影響生產。2個監測單元采用串聯方式連接，以保證每個監測單元流經的介質及流量相同；在2個監測單元的連接處設有加藥點，采用計量泵投加緩蝕劑、除氧劑等化學藥劑，通過對比加藥前后2個監測單元的腐蝕數據，評價藥劑的防腐效果。

每個監測單元設有多種腐蝕測試手段，其中溶解氧測試儀用于測試除氧劑的除氧效果；氧化還原電位測試儀/pH用于測量投加化學劑前后試驗介質的氧化-還原性，可以反映出試驗介質的腐蝕性[1]，用于腐蝕機理研究；腐蝕掛片架夾掛不同材質試片，用于優選耐蝕材質，也可以夾掛刷制涂層的試片，用于篩選防腐涂層；腐蝕在線測試儀用于快速評價緩蝕劑、除氧劑、硫化物去除劑的緩蝕效果。

每個監測單元的出水管路連接可用于稱重的腐蝕測試管，由于裝置采用計量泵升壓，腐蝕測試管管徑較小，內部流速可以模擬現場管道的實際流速，因此可用于緩蝕劑、除氧劑的緩蝕效果評價。

2 現場試驗及效果

2012年11月在海拉爾貝28區塊德二聯注入系統應用防腐措施評價試驗裝置進行了化學劑優化篩選試驗。德二聯站內注水管道材質為20#碳鋼，注入系統分為清水系統和污水系統，分別注入不同的區塊。清水來源于地下水，含氧量高達1.67 mg/L。由于地層的水敏性強，在注入清水過程中需要投加1.3%防膨劑，導致水中氯離子含量高達8 364 mg/L，使清水注入管道腐蝕穿孔[2]。污水來源于油田采出液處理后的污水以及油井酸洗壓裂后的返排液，污水中硫酸鹽還原菌含量為0.7×105mL-1，硫化物含量高達25.34 mg/L，污水注入管道腐蝕嚴重。

采用防腐措施評價試驗裝置分別為清水系統和污水系統篩選延緩腐蝕的化學劑。針對清水系統先用裝置上的溶解氧測試儀篩選除氧劑的最佳加藥量，用腐蝕在線測試儀快速篩選效果較好的緩蝕劑，最終通過掛片和腐蝕測試管評價出除氧型緩蝕劑的最佳配比及用量；針對污水系統篩選出殺菌型緩蝕劑，試驗結果見表1。

表1 試驗裝置對注入系統化學劑現場評價結果

由表1可見，采用掛片和腐蝕測試管測得的緩蝕率相近似，但腐蝕測試管測得的腐蝕速率要高于試片的腐蝕速率，這是由于腐蝕測試管內介質流速遠高于監測單元的流速，流速越高腐蝕速率越大[3]。

在防腐措施評價試驗裝置上篩選出適合的藥劑及加藥量后，于2013年7月在德二聯注入系統開展工業性試驗。在清水和污水注入泵前安裝20#碳鋼掛片，監測清水系統投加除氧型緩蝕劑前后和污水系統投加殺菌型緩蝕劑前后腐蝕速率的變化情況，監測結果見表2。

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.048