哈法亞油田注海水過程中腐蝕及結垢研究

賀欣 班久慶

摘 要：根據海水離子組成，配制了礦化度為50 000 mg/L的人造海水，并圍繞Halfaya油田注水系統的環節，確定腐蝕實驗試樣掛片，通過高溫高壓動態腐蝕儀對掛片進行腐蝕試驗，觀察記錄實驗現象，取垢樣對其進行定性分析，總結垢樣組成，得出了垢樣不含碳酸鹽垢、氧化鐵垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢的結論。

關 鍵 詞：結垢；人造海水；高溫高壓動態腐蝕儀；定性分析

中圖分類號：TE 357 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）08-1797-03

Abstract： Based on composition of seawater ions， artificial seawater with the salinity of 50 000 mg/L was formulated. Aiming at the water injection system in Halfaya oil field， the corrosion test specimens were determined， corrosion test of hanging pieces was carried out by high temperature and high pressure dynamic corrosion tester， the experimental phenomena were observed and recorded， qualitative analysis of scale samples was carried out， the scale composition was summarized. The results show that the scale does not contain carbonate scale， iron oxide scale， sulfate scale and silicate scale.

Key words： scale； artificial sea water； high temperature and high pressure dynamic corrosion tester； qualitative analysis

油層注水是保持地層壓力獲得較高采收率的一種有效方法，海水則是一種滿意的注入液。已有試驗證明，注海水比注一般水驅油效率要高5%左右[1]。但是注海水對金屬設備和管道會產生腐蝕，結垢與腐蝕往往相互促進，給油氣生產造成巨大的經濟損失[2]。

油田防腐問題主要是油水井的腐蝕以及輸油水管道的腐蝕，是金屬腐蝕問題。引起腐蝕的因素之一就是：礦化度高。實驗表明當礦化度在12 000～

20 000 mg/L時，水質腐蝕性呈中度，大于20 000 mg/L時水質腐蝕性呈重度，井液的高礦化度是造成腐蝕的因素之一[3]。當礦化度含量增加時，采出水中帶電離子濃度增高，金屬腐燭速度亦加快[4]。

1 實驗內容

（1）模擬海水配制：根據提供的海水離子組成，進行人造海水的配制。

（2）采取被清洗設備的污垢樣品，進行成分的定性和定量分析，通常以定性分析為多。垢樣分析是確定清洗液配方的首工作，其分析結果能提供污垢的主要成分，是確定清洗劑選擇范圍的主要依據[5]。

2 實驗步驟

2.1 模擬海水礦化度的確定

通過調研，崇明島地下淡水和正常海水水化學特征[6]，如表1所示，崇明島正常海水的總礦化度為35 061 mg/L；膠州灣海水、渤海海水[7]的總礦化度分別為33 000和25 436 mg/L，如表2所示；哈法亞油田地層水樣取自Jeribe/Upper Kirkuk，Mishrif，Sadi，Mauddud 和Nahr Umr油藏，分析結果見表3，地層水型均為CaCl2型，總礦化度范圍為152 568×10-6～220 104 mg/L，地層水密度為1.12 g/cm3到1.17 g/cm3。綜上所述，將模擬海水的礦化度設置為50 000 mg/L。離子濃度分布結果如表4所示。根據各離子濃度可計算出配制模擬海水各化合物用量，配制礦化度為的人造海水50 000 mg/L，如圖1。

從表4可以看出，模擬海水水型與地層水的水型一致。

2.2 腐蝕試驗

圍繞Halfaya油田注水系統涉及的掛片N80為研究對象，取模擬海水礦化度為50 000 mg/L，將實驗掛片置于高溫高壓動態腐蝕儀中其進行腐蝕，如圖2，取垢樣進行定性分析。

將高溫高壓動態腐蝕儀溫度設置為90 ℃，壓力設置為20 MPa，實驗時間為2015年6月2日12：00開始，至2015年10月2日12：00結束，共計2 928 h，得到N80垢樣1.87 g。

2.3 結垢成分分析

對掛片N80的結垢進行分析，共做三次實驗。

（1）儀器與試劑：A、天平；B、10 mL比色管3支；C、濃度為5%的鹽酸20 mL；D、濃度為 10%的氯化鋇溶液10 mL；E、0.5%氟化鈉溶液10 mL；

（2）觀察記錄

①取3份N80垢樣，每份0.5 g。

②取三支10 mL比色管，分別貼上1、2、3標簽。在第一支比色管中加入5%的鹽酸3 mL，如圖3。第二支比色管中加入10%的氯化鋇溶液3 mL，如圖4。在第三支比色管中加入5%的鹽酸3 mL，如圖5。

（3）對結垢成分進行定性分析。

3 結 論

（1）本文經過調研崇明島、膠州灣等地下淡水和正常海水水化學特征及海水總礦化度，分析哈法亞油田地層水樣，根據離子濃度分布結果，計算出配制模擬海水各化合物用量，配制礦化度為的人造海水50 000 mg/L。

（2）并圍繞Halfaya油田注水系統的環節，確定腐蝕實驗試樣掛片N80；

（3）通過高溫高壓動態腐蝕儀對掛片進行腐蝕試驗，將溫度設置為90 ℃，壓力設置為20 MPa，實驗時間共計2 928 h，得到N80垢樣1.87 g。

（4）取垢樣對其進行定性分析，觀察記錄，根據圖3-5得出垢組成，如表5，垢樣不含碳酸鹽垢、氧化鐵垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢的結論。從而為防腐防垢提供更加科學具體的指導，減少油氣生產經濟損失。

參考文獻：

[1] 孫國勇. 注海水的經濟性[J]. 國外油田工程，1989（03）：24-25.

[2] 馬欣本. 江蘇油田油水井防垢防腐復合技術研究[D]. 中國石油大學，2007.

[3] 馬欣本. 江蘇油田油水井防垢防腐復合技術研究[D]. 中國石油大學，2007.

[4] 季寶林，趙玉婷. 淺談腰英臺油田防腐阻垢的試驗治理[J]. 中國石油和化工標準與質量，2012（10）：202.

[5] 白林. 長慶油田腐蝕機理及防腐防垢技術研究與應用[D]. 陜西西安：西北大學，2012.

[6] 尚彥芝，蔡曉君，劉湘晨，張建軍，肖滌，歐陽子勁，張圓圓，張文喜. 換熱器污垢化學清洗方案分析研究[J]. 新技術新工藝，2011（09）：103-105.

[7] 韓志男. 崇明島海水入侵特征及趨勢分析[D]. 天津：國家海洋局第一海洋研究所，2013：40.

[8] 鄭雅梅. 納濾膜軟化海水配制聚合物驅油溶液的研究[D]. 青島：中國海洋大學，2009：22.