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史家灣區塊注水系統腐蝕機理研究及治理對策

2015-05-29 03:27:12吳宏偉長慶油田分公司第五采油廠陜西榆林718600
化工管理 2015年21期
關鍵詞:水質

吳宏偉(長慶油田分公司第五采油廠,陜西 榆林 718600)

由于史家灣區塊水質成分復雜,含有較高濃度的HCO32-、Cl-、SO42-等侵蝕性離子,同時還含有大量的Ca2+、Mg2+、Ba2+/Si2+等成垢離子,造成井、站、管網腐蝕結垢,嚴重影響油田正常生產,造成很大經濟損失。

1 注水系統腐蝕現狀

史家灣區塊建有史一注和史二注兩個注水站。污水注水井56口,注入污水主要來自聯合站處理后的采出水;清水注水井76口,注入水主要來自處理后的洛河層水。

注水管線腐蝕:2014年全區注水管線腐蝕刺漏共發生77次,腐蝕產物以硫化物為主。注水井管串腐蝕:注入處理污水注水井油管腐蝕非常嚴重,部分井表現出全井管腐蝕;注入清水的注水井管柱也存在個別腐蝕情況,但腐蝕主要以電化學腐蝕為主。

2 注水系統水質分析

2.1 離子組成情況

表1:注水水質離子組成數據表

從表1水質化驗分析來看,可以得到以下結論:

(1)各監測點水樣中礦化度均較高(2467mg/L-31648mg/L),回注污水的礦化度普遍高于洛河層清水的礦化度;

(2)污水中的Cl-離子含量較高,高達1×104mg/L以上;洛河層清水的Cl-離子含量為926mg/L-1737mg/L,相對較低;

(3)各監測點水樣中均含有HCO32-、SO42-等離子,既會導致結垢,也會引起腐蝕;

(4)各監測點水樣的pH值范圍為6.0-6.5,呈弱酸性,存在一定的酸性腐蝕;

2.2 細菌分布情況

表2:不同監測點細菌組成情況

從表2監測數據中看以看出,各監測點的FB均超標嚴重,除史150-99配水間以外,SRB和TGB均保持在合理范圍之內。

2.3 腐蝕速率情況

表3:不同監測點腐蝕速率

從表3數據分析可以得出以下結論:

(1)史一注處理后的水腐蝕速率較小,但由于注水管線常年回注污水,管線內細菌滋生,導致回注水到達配水間后腐蝕速率大幅上升;

(2)區塊腐蝕速率均大于0.025mm/a,屬于中度腐蝕;注清水注水井腐蝕速率普遍高于注污水注水井。

3 注入水腐蝕原因分析

3.1 高含量Cl-介質中的垢下腐蝕

區塊回注污水Cl-含量較高,Cl-是活性陰離子,穿透能力極強,可向垢下遷移,使垢下介質酸化,加速垢下腐蝕,直至穿孔。

3.2 低pH值介質中的酸性腐蝕

區塊回注水pH值為6.5左右,呈酸性,存在酸性腐蝕。因此,提高注入水的pH值,可以解決酸蝕問題,但不一定能解決其他腐蝕類型。

3.3 CO2遇水后的電化學腐蝕

CO2可以溶解在水中,生成H2CO3,引起電化學腐蝕。另外,CO2的腐蝕產物碳酸氫鹽易溶于水,不易形成保護膜,因此,隨CO2含量增加,腐蝕速率增加的非常快。

3.4 H2S遇水后的電化學腐蝕

H2S氣體主要來源于地層和SRB。H2S遇水會發生電離,釋放出的H+離子在陰極奪取電子,促使陽極Fe發生反應而導致腐蝕,腐蝕產物為Fe3S4、FeS2、FeS等。

3.5 SRB、TGB和FB聯合作用下的垢下腐蝕

注水泵入口處水中存在SRB、TGB和FB,從測定結果來看,FB超標,SRB個別時間超標。SRB可使硫酸鹽還原成硫化物,硫化物與介質中的碳酸等作用生成H2S,進而與Fe反應生成硫化鐵,加速管道腐蝕。FB和TGB都能夠產生大量粘液并附著在金屬表面,造成孔道堵塞;同時它們又是好氧菌,能給SRB提供局部厭氧區,加劇其腐蝕。

4 緩蝕劑室內篩選實驗

為了找出能普遍適用于史家灣區塊的緩蝕劑,挑選了11種藥劑進行了初選實驗,實驗濃度分為40ppm和80ppm兩種。

表4:緩蝕劑初選結果

綜合分析,西安三維公司的1#緩蝕劑在兩個濃度下緩釋率較高,且波動較小,比較適于現場應用。

5 緩蝕劑加藥制度

根據前述分析,選取三維1#緩蝕劑進行現場實驗,加藥濃度暫定40ppm,每天加藥。日加藥量(kg)(按40ppm計算):=日處理污水量×40×10-3kg/m3。

目前,史一注水站日處理水量為700m3,史二注水站日處理水量為1500m3。 按照40ppm的加藥濃度計算,史一注日加藥量為28kg,史二注日加藥量為60kg,因此,注水系統日加藥量為88kg

6 結語

6.1 史家灣區塊注水系統腐蝕嚴重,Cl-、細菌和H2S是導致腐蝕的主要原因。

6.2 回注污水中SRB和FB超標,洛河層清水中FB超標。因此,回注污水中所用殺菌劑應以清除SRB和FB為主,洛河層清水所用殺菌劑以清除FB為主。

6.3 各緩蝕劑在兩種濃度下均有一定程度的緩蝕效果,但大部分藥劑僅在一種濃度下有效果,而在另一種濃度下卻無效果或效果不好,僅三維1#緩蝕劑在兩種濃度下,緩蝕率均在70%左右,因此,將選取三維1#緩蝕劑進行現場應用。

6.4 史一注注水泵入口處水腐蝕速率較小,但由于管線常年回注污水,管線內細菌滋生,導致配水間水質變差,腐蝕速率大幅上升,因此,要解決注水系統腐蝕問題,除了注重注水泵入口處水質達標外,還應定期對注水管線進行清洗,確保最終到達注水井的水質達標。

6.5 目前采用的是靜態法腐蝕速率測試工藝,不能完全代表現場實際情況,因此有必要對管線進行改造,安裝掛片器,實現腐蝕速率的現場實測。

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