史家灣區塊注水系統腐蝕機理研究及治理對策

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。