采油廠油氣開采和集輸系統腐蝕預測研究

王先民 程江 張榮奇

摘 要：腐蝕問題一直以來都是采油廠油氣開采和集輸系統過程中的常見問題，目前導致集輸系統腐蝕的主要原因有氯離子濃度高，碳酸氫離子比較低，并且如果單井中含有硫離子和二氧化碳，將會導致腐蝕問題更加復雜。本文將主要通過對大慶油田采油廠的集輸系統的產出水，原油以及污水進行腐蝕調查研究，通過分析得出導致集輸系統發生腐蝕的主要原因，并且得出分析結論，希望對日后的工作有所幫助。

關鍵詞：采油廠；油氣開采；集輸系統；腐蝕預測

自從大慶油田開發以來，地面的各種管道線路以及設備都出現了不同程度的腐蝕，如果采油廠的集輸系統發生腐蝕，那么將會嚴重影響油氣的質量，但是由于更換新的地面管線或者設備將會花費大量資金，不利于采用廠的經濟建設的，因此必須對集輸系統的腐蝕進行預測研究，然后針對不同種類的腐蝕采用有效的措施來提高設備和管線的使用壽命，從而減少采油廠的支出。

一、腐蝕實驗研究

在進行腐蝕試驗的過程中，首先要選取具有代表性的水樣，然后對水樣進行靜態腐蝕試驗測定，進行靜態腐蝕試驗用到的主要方法是經典失重法，在進行完靜態腐蝕試驗之后，再經營靜態，動態下腐蝕速率的測定，在進行測定腐蝕速率的實驗中用到的儀器主要是微分極化腐蝕測試儀。通過對試驗的結果進行分析，我們可以發現腐蝕的速率主要受氯離子濃度和碳酸氫離子濃度的影響，而當氯離子濃度高，碳酸氫離子濃度低時發生腐蝕的速率最快。通過對大慶油田采油廠的水樣進行腐蝕試驗，我們可以發現雖然水樣的總礦化度比較低，但是存在著一種氯離子濃度高，碳酸氫離子濃度低的態勢，所以目前采油廠集輸系統的腐蝕問題很嚴重，并且這種腐蝕主要是均勻腐蝕和潰瘍腐蝕。另外，如果影響腐蝕速度的原因還有空氣中的氧氣濃度和空氣的攪拌速度。原油中是否有油包水是影響碳鋼腐蝕速率的原因，因為如果原油中沒有油包水，那么碳鋼基本不腐蝕或者腐蝕的速率很低，如果原油中存在著油包水，那么腐蝕的速率很大，且呈現增長的趨勢。水質查的單井和含硫化物的單井腐蝕速率都比較快，因此，采油廠應該加強對這些單井重視，積極采取相應的的腐蝕防護措施。

二、腐蝕實驗分析

1、水質分析

通過對大慶油田采油廠的水質進行分析，我們可以發現水質的總礦化度比較高，如果水質中具有高濃度的氯離子和碳酸氫離子，那么這兩種離子將會發生反應，最終導致碳鋼在發生均勻腐蝕的基礎上，產生嚴重的局部腐蝕而導致穿孔。但是，通過對我們采油廠的水質進行分析我們發現氯離子濃度高，但是碳酸氫離子濃度卻很低，由此可見氯離子是導致采油廠集輸系統腐蝕的主要原因，另外產出水的溫度適宜，由于存在著硫離子和氧氣，所以集輸系統的腐蝕將會更加嚴重。

3、腐蝕產物分析

通過對腐蝕產物進行分析，我們可以發現大慶油田采油廠的腐蝕產物主要是三氧化二鐵和碳酸鈣。腐蝕產物不同，那么導致腐蝕的原因也不一樣，大慶油田采油廠導致腐蝕的原因主要是氯離子和氧氣發生反應，然后形成棕黃色的繡層表面，內層主要為灰黑色疏松物。

3、電化學測量

在進行電化學測量的過程中，我們用到的是332系統，并且在室溫的環境下進行，在測量過程中，發現了陽極極化時，在不同的水質中，電解表面的溶解形態也會不同。腐蝕產物或者體系中的某些離子都會不會對速率有明顯的影響。陰極反應過程不僅有水中的氧氣參與，而且還有水中的氧化物參與，因此在實際生產過程中發生的腐蝕情況，如果要判斷發生腐蝕的原因不僅需要根據實際生產的問題，速率，腐蝕的現象，而且還需要根據水中的氧含量和水質成分的波動情況進行判斷。

三、結論

1、大慶油田油井產出水的水質大部分為較弱的結垢型水，而這種水質很容易在集輸系統表面形成碳酸鈣，如果在集輸系統表面上形成了碳酸鈣，那么將會嚴重影響系統的輸液能力，因此采油廠應該注重對集輸系統的防垢，從而保證集輸系統的高效性。

2、通過對大慶油田進行腐蝕試驗的，我們可以發現大慶油田水質中的氯離子濃度和其他油田的氯離子濃度基本沒有差別，但是大慶油田水質中的碳酸氫離子濃度非常的低，因此大慶油田潛在的腐蝕現象更為嚴重。高氯離子濃度和低碳酸氫離子濃度帶來的腐蝕主要是均勻腐蝕和潰瘍腐蝕。如果集輸系統發生了結垢，那么將會有效制止這種腐蝕現象的發生，而導致這一現象的主要是因為形成的水垢把腐蝕部位給覆蓋了，但是為了保證集輸系統的高效性必須多其進行防垢工作，所以采油廠在進行防垢工作的同時，也要考慮抑制腐蝕的問題。

3、在實際生產過程中，大慶油田有部門單井中的原油和水中含有一定量硫化物，特別是以油包水形式存在的油井，腐蝕現象更為嚴重，因為硫化物和氧氣發生反應，可以加快集輸系統的腐蝕速率。在實際生產過程中，采油廠必須對個別油井的腐蝕問題引起高度的重視，因為不解決個別油井的腐蝕問題，不僅會對其造成嚴重的危害，而且還會對集輸系統造成嚴重的腐蝕，從而在一定程度上影響了采油廠生產的效率。

4、水中的氧氣或者氧化物是導致腐蝕的關鍵因素，因為為了抑制集輸系統腐蝕現象的發生，必須從根本上解決問題，也就是杜絕含氧物質的來源。如果含氧物質進入注液系統，那么將會加快集輸系統腐蝕的速率，為了杜絕含氧物質的來源，我們可以在注水系統中采用相應的防氧技術措施。

參考文獻：

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第一作者簡介：王先民，1973年3月出生，現就職于大慶油田有限責任公司第八采油廠，大慶油田首席技師。