腰英臺油田地面系統(tǒng)管線腐蝕穿孔原因及對策

邵立民

(中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司，吉林 長春 130062)

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腰英臺油田地面系統(tǒng)管線腐蝕穿孔原因及對策

邵立民

(中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司，吉林 長春 130062)

隨著腰英臺油田的不斷開發(fā)，地面管線的腐蝕穿孔日益嚴(yán)重，每年穿孔維修費(fèi)用達(dá)到數(shù)百萬元。根據(jù)腰英臺油田腐蝕特征，分別從注入水水質(zhì)、注入方式、設(shè)備和管線材質(zhì)等方面研究，綜合分析腰英臺油田高頻次腐蝕穿孔的原因，找出腐蝕穿孔主要因?yàn)樗|(zhì)達(dá)標(biāo)率低、管線老化、管線內(nèi)CO2含量高等因素所致。針對以上問題采取了聯(lián)合站設(shè)備檢修，形成了加藥制度、定期清洗及維護(hù)等措施,逐步優(yōu)化注水系統(tǒng)流程，提高注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率；在管線性能方面有計劃地更換管線并提高管材防腐蝕級別，來延緩沿程腐蝕穿孔問題。經(jīng)過2 a改造和運(yùn)行，集油管線穿孔次數(shù)降低了36.6%，摻水管線穿孔次數(shù)降低了73.8%，節(jié)約維修費(fèi)近300×104RMB￥，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

腰英臺油田 腐蝕穿孔 水質(zhì) 硫酸鹽還原菌

隨著石油開采量的日益增大, 管道的腐蝕穿孔越來越受到重視。腰英臺油田單井進(jìn)輸油系統(tǒng)管線總計333條，約 69 km，集油管線材質(zhì)有DN50玻璃鋼管和鋼管兩種,其中鋼管管線總長約4 150 m；單井摻水管線總計120條，約 35.8 km，摻水管線材質(zhì)有DN40玻璃鋼管和鋼管兩種，鋼管管線總長約2 850 m；聯(lián)合站院墻外集油干線5條，摻水干線4條；中轉(zhuǎn)站集油管線4條。據(jù)統(tǒng)計，腰英臺油田近3 a穿孔總數(shù)達(dá)1 090次，穿孔覆蓋了集油、注水、摻水、蒸汽伴熱、污水處理設(shè)備、計量分離器等各種管線設(shè)備。管線穿孔不但影響了正常生產(chǎn)，而且統(tǒng)計近3 a由于腐蝕穿孔產(chǎn)生的維修費(fèi)用已超過800×104RMB￥，因此預(yù)防和治理管線的腐蝕穿孔是非常重要的。

1 地面管線腐蝕穿孔原因分析

腰英臺油田從油水井、集輸管線、處理站設(shè)備等各方面腐蝕表征看，均表現(xiàn)為局部腐蝕特征，考慮腰英臺油田油藏地質(zhì)特征、流體特征、集輸系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)等情況，分析腰英臺油田腐蝕穿孔基本機(jī)理為電化學(xué)腐蝕。

1.1 硫酸鹽還原菌腐蝕

統(tǒng)計2014年腰英臺油田水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)[1-2]，見表1。根據(jù)檢測，表明侵蝕性CO2未檢出。從表1數(shù)據(jù)可以看出，一、二季度硫酸鹽還原菌及固體懸浮物含量均嚴(yán)重超標(biāo)。油田集輸系統(tǒng)中大量硫酸鹽還原菌(SRB)的繁殖可使系統(tǒng)H2S 含量增加，腐蝕產(chǎn)物中有黑色的FeS存在，水質(zhì)明顯惡化、變黑、發(fā)臭，不僅使設(shè)備、管道遭受嚴(yán)重腐蝕，而且還可能把雜質(zhì)引入油品中，使其性能變壞。同時FeS和Fe(OH)2等腐蝕產(chǎn)物還會與水中成垢離子共同沉積成污垢而造成管道的堵塞。

如DB22/25井區(qū)計量間摻水管匯排，摻水管線規(guī)格為DN25，由于長期摻三相分離出的污水、SRB含量更高，在新?lián)Q計量排管線使用1 a不到時間已經(jīng)發(fā)生垢堵死管線的現(xiàn)狀，導(dǎo)致水摻不進(jìn)，影響生產(chǎn)集輸。

1.2 CO2腐蝕

2013—2014年，統(tǒng)計腰英臺油田腰西區(qū)塊共穿孔52處，集中出現(xiàn)在腰西CO2驅(qū)試驗(yàn)區(qū)，腰英臺腰西井區(qū)單井管線為DN50鋼管線，干線為DN150鋼管，穿孔主要表現(xiàn)為單井油管線、注水管線、加熱爐，計量分離器等腐蝕穿孔，其中注水管線頻繁穿孔位置均主要靠近CO2驅(qū)試驗(yàn)區(qū)配注區(qū)域。

1.3 清污混注導(dǎo)致腐蝕

注水系統(tǒng)的腐蝕與注入水水質(zhì)密切相關(guān)，注清水時腐蝕性最弱，原因是清水中Cl-少，不易產(chǎn)生局部腐蝕；處理后污水中摻入清水，易促進(jìn)SRB 的繁殖，礦化度在1×104～5×104mg/L 時SRB 最易繁殖[3]。由于腰英臺油田聯(lián)合站污水處理量不夠及污水處理工藝的需要，注水用水經(jīng)常補(bǔ)充清水；清水中氧含量超標(biāo)，導(dǎo)致注水罐水質(zhì)檢測不合格，注水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，造成注水系統(tǒng)管線腐蝕。2014年二季度監(jiān)測腰英臺油田注入水礦化度為12 917.33 mg/L, pH值為7，水組(亞組)為Cl-(Na+)，水型為NaHCO3，屬SRB易存活繁殖區(qū)間。聯(lián)合站污水外輸二季度水質(zhì)分析見表2。

表1 聯(lián)合站外輸注水水質(zhì)分析

表2 聯(lián)合站污水外輸二季度水質(zhì)分析

1.4 焊接引起的腐蝕

通過現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，腰英臺油田注水管線的腐蝕穿孔多發(fā)生在焊縫及其附近，結(jié)垢的管線也發(fā)現(xiàn)本體穿孔。

焊縫處穿孔往往與焊接工藝有關(guān)。現(xiàn)場焊接因施工條件限制，焊縫易存在缺陷。如氣孔是管道焊接中最常見的缺陷，其中產(chǎn)生的原因多是因?yàn)樵诂F(xiàn)場露天條件下，管口不干凈，有水分、泥砂和鐵銹等。焊接時產(chǎn)生H2和O2留在焊縫中形成氣孔，另外焊條潮濕時，焊條中的水分也會形成氣孔。在焊縫氣孔處易誘發(fā)點(diǎn)蝕源，形成閉塞電池，由于閉塞電池的自催化酸化作用，焊縫可很快穿孔[4-5]。

1.5 設(shè)備的腐蝕

聯(lián)合站是進(jìn)行油、氣、水三相分離、處理的場所，站內(nèi)腐蝕嚴(yán)重的地方主要是水系統(tǒng)。油系統(tǒng)的腐蝕也主要是存在水相的部位，如三相分離器底部焊縫附近，放水管線，油罐的底部、頂部，加熱盤管等。

摻水罐蒸汽盤管：蒸汽盤管長期泡在未處理的污水當(dāng)中，溫度適宜，且污泥常沒過底部蒸汽盤管適宜生長，造成垢下腐蝕。

水含量高油罐：罐底腐蝕主要是罐底污泥中含有大量SRB 造成的，油田含油污水礦化度高，含有溶解氧、硫化氫、二氧化碳和細(xì)菌等，對油田污水處理及回注污水的注水系統(tǒng)的鋼管線及設(shè)施普遍存在著腐蝕現(xiàn)象

2 采取的措施及應(yīng)用效果

2.1 采取的措施

(1)采用非金屬管。腰英臺油田在2013—2014年2 a時間內(nèi)，進(jìn)行了多處改造。在DB22/25井區(qū)采用了連續(xù)復(fù)合管將油單井至計量間管線全部更換。在其它井區(qū)采用了玻璃鋼管代替原20號碳鋼管線。目前，腰東南、腰東北、22/25井區(qū)、腰北的注水、摻水、油管線均已更換成非金屬管線。

(2)更換井口、管線、閘門。在腰英臺油田井區(qū)，將199口油井井口全部更新，對28口注水井井口進(jìn)行了更新。對全井區(qū)66座閥池內(nèi)閘門及管線進(jìn)行更換，對聯(lián)合站內(nèi)全部蒸汽管線進(jìn)行了無縫鋼管更換。

(3)加藥措施。 在摻水端，聯(lián)合站摻水泵入口處加入JH-305-01型緩蝕阻垢劑，大大減小摻水管線的腐蝕；同時在計量間實(shí)時加入JH-305-01型緩蝕阻垢劑，減少集輸管線腐蝕。

(4)聯(lián)合站污水處理設(shè)備檢修、更新、加強(qiáng)藥洗，保證水質(zhì)合格率。聯(lián)合站污水處理為微生物加超濾膜，目前已經(jīng)使用了7 a以上，表面看水質(zhì)比較清澈，但由于設(shè)備老化，已不能滿足處理水的水質(zhì)要求。2012—2014年對聯(lián)合站1號和2號除油罐進(jìn)行了清污，對1號反應(yīng)池進(jìn)行了清污檢修，加強(qiáng)了除油罐出水及膜處理出水的水質(zhì)檢測，使得除油罐出口油的質(zhì)量濃度控制在100 mg/L以下。對膜處理老舊膜管進(jìn)行了更換，加強(qiáng)了酸堿氯對膜管的清洗。

(5)加強(qiáng)油田管線、容器的防腐蝕。管線、容器內(nèi)防護(hù)常用涂層材料，金屬管線和容器最常用的是液體涂料，其次是采用玻璃鋼防腐蝕。如腰英臺聯(lián)合站卸油地罐更換后采用涂料防腐蝕，7號儲油罐清污后用玻璃鋼防腐蝕。

在腰英臺新井投產(chǎn)中，鋼制管線全部采用的防腐蝕方法見表3。地面管線除銹后，刷樟丹底漆兩遍，再刷調(diào)和漆兩遍，埋地管線除銹后，外壁均采用特加強(qiáng)級環(huán)氧煤瀝青絕緣防腐處理。20號無縫鋼管保溫材料，采用玻璃絲棉材料保溫，厚度要求達(dá)到50 mm，參考SY/T0447—1996標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。地上管道刷漆顏色應(yīng)符合SY/T0043—2006《油氣田地面管線和設(shè)備涂色規(guī)范》的要求。

表3 涂料防腐蝕層的結(jié)構(gòu)和厚度

2.2 應(yīng)用效果

經(jīng)過2 a改造運(yùn)行，集油管線穿孔從2013年172次下降至2014年109次，摻水管線穿孔從130次下降至34次，見表4。費(fèi)用由2012年高于400×104RMB￥下降至2014年106×104RMB￥，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

表4 3種管線歷年穿孔次數(shù) 次

3 結(jié) 論

(1)腰英臺油田腐蝕穿孔主要表現(xiàn)為局部腐蝕特征，屬電化學(xué)腐蝕范疇。

(2)根據(jù)腰英臺油田腐蝕特征，分別從注入水水質(zhì)、注入方式、設(shè)備和管線材質(zhì)等方面研究，綜合分析腰英臺油田高頻次腐蝕穿孔的原因。

(3)針對研究及分析結(jié)果，現(xiàn)場進(jìn)行了大規(guī)模整改工作，如通過對聯(lián)合站設(shè)備檢修，形成加藥制度、定期清洗及維護(hù)等措施逐步優(yōu)化注水系統(tǒng)流程，提高注水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率；并且在管線性能方面，有計劃地更換管線并提高管材防腐蝕級別，來改善沿程腐蝕穿孔問題。

(4)整改后，油田腐蝕穿孔問題得到明顯改善，并有效降低了生產(chǎn)成本。

[1] 候高文,常寶林,劉新全，等.非金屬材料在油田防腐中的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，1994，1(6):1-3.

[2] 張興儒.油田腐蝕狀況與腐蝕控制[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，1989，1(2):1-5.

[3] 何智勇,谷壇,楊仲熙，等.西北某酸性油田腐蝕及防護(hù)措施分析[J].石油與天然氣化工，2008(3):240-242.

[4] 呂瑞典,薛有祥.油氣田腐蝕防護(hù)技術(shù)綜述[J].石油天然氣學(xué)報，2008(10):367-369.

[5] 李建忠,王海成,李寧.油氣田開發(fā)中二氧化碳腐蝕的危害與研究現(xiàn)狀[J].廣州化工，2011，39(21):21-23.

(編輯 寇岱清)

Causes of Corrosion Perforation of Ground System in Yaoyingtai Oil Field t and Countermeasures

ShaoLimin

(SINOPECNortheastOil&GasCompany,Jilin130062，China)

With continuous development of Yaoyingtai Oil Field, the corrosion perforation of the ground pipelines are becoming increasingly serious, and the maintenance cost has reached millions of dollars a year. According to the corrosion characteristics of Yaoyingtai Oil Field, the causes of high frequency corrosion perforation were analyzed by study of injection water quality, ways of water injection and material of equipment and piping, etc.. The culprits of corrosion perforation were found to be off-specification of water, aging of pipelines, high CO2inside the pipelines, etc.. In view of the above problems, joint station equipment maintenance was implemented, a dosing system was formed, and regular cleaning and maintenance measures were taken to gradually optimize the process of water injection system and improve the on-specification rate of water; In respect of pipeline performance, pipeline replacement is planned and pipe corrosion protection level is elevated to control the corrosion perforation. After two years’ revamping, the corrosion perforation times of oil gathering pipelines are reduced by 36.6%, and the corrosion perforation times of water mixing pipelines are lowered by 73.8%. Nearly 3.0 million Yuan (RMB) of maintenance costs is saved, and the economic benefit is obvious.

Yaoyingtai Oil Field, corrosion perforation, water quality, SRB

2016-03-03；修改稿收到日期：2016-05-19。

邵立民(1979-)，高級工程師，碩士，現(xiàn)在該公司工程技術(shù)管理部主要從事采油工程研究工作。E-mail：shaolimin2012@126.com