高升油田埋地鋼質管道腐蝕原因及防護措施

馬海峰

中油遼河油田分公司高升采油廠生產技術科，遼寧 盤錦 124125

高升油田有各類油、氣、水輸送管道1200km，其中99.5%以上使用的是鋼質管道，盡管近年來在注水和供水系統應用了部分塑料管、鋼塑復合管、玻璃鋼管，但數量及極其有限，而且這些管線還存在維修不方便等局限性。鋼質管道以其優越的性能、成熟的施工工藝在油田普及應用。而影響埋地鋼質管道的壽命的主要因素是腐蝕，一旦管道腐蝕泄漏就會造成停輸、環境污染，事故嚴重時還會造成一定社會影響，因此埋地鋼質管道的腐蝕和防護已成為油田的一項重要工作。

1 鋼質管道腐蝕的機理分析

高升油田所處地理環境是以水田為主，土壤中有空氣、水分、CO2和鹽等礦物質，而管道內部輸送的是油、氣、水等腐蝕性介質，隨著蒸汽驅開發試驗的開展，油井產出物中硫化氫含量也越來越高，這些腐蝕介質的存在導致了地下管道的化學腐蝕和電化學腐蝕。

2 油田埋地鋼質管道腐蝕主要原因

2.1 管線外腐蝕原因

2.1.1 防腐層破損或失效引起的腐蝕

防腐層破損或失效造成管線外部環境腐蝕。油田埋地管線大多彩聚氨脂泡沫夾克管（俗稱泡夾管），既對管道起保溫作用又起防腐保護作用，一旦夾克層出現問題，水就會進入管道外壁腐蝕鋼管。泡夾管出現問題的原因主要有：一是管線施工作業時機械設備碰撞或其它原因造成夾克層破損；二是補口質量差，現場補口的施工隊伍人員素質不高，管理不到位，補口質量低下，已有事例表明腐蝕多從補口處開始。

泡夾管破損是鋼管外壁腐蝕的主要因素。第一在泡夾層的破損處，土壤中的水分滲透到聚氨脂保溫層內部，導致聚氨脂水解而析出大量酸性物質，使得鋼管受到腐蝕。第二由于水分的滲入，泡夾層與管道界面總電阻增大，阻礙陰極保護電流，并在管道表面形成局部原電池，這種腐蝕不會受到陰極保護的控制。第三泡夾層的破損，使得雜散電流集中于破損處流出，從而引起腐蝕，在短期內就能造成管道的局部穿孔。

2.1.2 雜散電流腐蝕

雜散電流分直流雜散電流和交流雜散電流，由雜散電流引起的腐蝕稱為雜散電流腐蝕。直流雜散電流的影響大于交流雜散電流的影響，但交流雜散電流也不可忽視。油田管線的交流雜散電流主要來源于管道兩側的高壓輸電變壓器、高壓輸電線和抽油機、計量間、接轉站內各種設備的電源接地極。由于防腐層的缺陷，雜散電流從破損處流入，形成陰極不受腐蝕。在土壤電阻率降低處，電流從破損處流出管道，致使排出管道的部分成為陽極而被腐蝕。

2.1.3 土壤應力腐蝕

管道在拐彎處受到較大的熱應力，由于熱應力和土壤應力成正比，熱應力越大土壤應力就越大，在應力和腐蝕介質的共同作用下加速了腐蝕穿孔的速度。

2.2 管線內壁腐蝕原因

高升油田開發方式主要有注水、注蒸汽，間歇蒸汽驅注CO2等一系列措施，采出的原油成分復雜，含有大量的污水、伴生氣、脂肪酸類物質、硫醇類物質、硫化物、碳酸鹽和硫酸鹽等，采出物中含量高，部分出砂井攜帶大量的地層油砂。管內的這些介質對管線腐蝕速度影響很大。

2.2.1 化學腐蝕

原油污水中氯離子的存在，使碳鋼發生點蝕，并在點蝕坑內形成HCl，又加劇了點蝕坑的進一步發展而腐蝕。

2.2.2 電化學腐蝕

2.2.3 油砂沖蝕

原油中攜帶大量地層油砂，在層流狀態下，由于策略作用粒徑較大的砂粒沉積于管線底部，隨液體流動時沖刷管線底部，磨損鋼管使管線底部形成溝槽，加速內壁穿孔，同時沖蝕又為點化學腐蝕提供了基礎。

2.2.4 硫酸還原菌造成腐蝕

采出的原油都在密閉系統中輸送，形成缺氧環境。硫酸鹽還原菌（SRB）大量存在于這種缺氧環境，能把原油或污水中的的S還原成S2-而產生H2S，H2S與Fe產生反應生成FeS造成腐蝕。SRB成群或菌落式附著在管壁上，它們附著的地方就會出現坑蝕而穿孔，同時H+去極化作用與細菌同時作用導致腐蝕加劇。

3 管道腐蝕防護措施

3.1 管道外腐蝕防護措施

1）不論是雜散電流腐蝕、聚氨脂水解還是腐蝕電池都是鋼管防腐層質量引起的，因此提高鋼管防腐保溫的預制質量和現場補口質量是防止管道外腐蝕的主要措施，特別要加強對補口質量的監督檢查，使管道的腐蝕環境得到有效控制；

2） 對管線進行檢測，受到雜散電流腐蝕區域的防腐層破損點進行徹底檢查，嚴重處挖開清理和修復；

3） 排除雜散電流，阻止保護電流的泄露，根據現場的實際情況，可以在管道的兩側埋設若干犧牲陽極接地體，將管道與這些犧牲陽極相連。這樣當雜散電流進入管道后，電流由陽極區經管道接地體而流入大地，從而抑制了雜散電流流出對管道的腐蝕穿孔；

4） 實施區域性陰極保護。

3.2 管道內腐蝕防護措施

1）對鋼管內壁涂敷防腐層實施內防護。目前國內防腐技術和補口工藝在逐步發展成熟，內擠涂砂漿襯里，內噴液體環氧涂料，整體擠涂聚氨酯涂料，熔結環氧粉末內防腐，內能襯塑料管等技術和工藝都已在各油田開始應用，能夠較好的解決鋼管內腐蝕問題；

2）對壓力不高的污水輸送管道，可以采用玻璃鋼、鋼骨架增塑復合管、增強熱塑性塑料管，能夠有效防止管壁內腐蝕，消除或減少穿孔現象，延長管線使用壽命；

3）在硫酸鹽還原菌滋生嚴重的牛心坨地區，通過添加殺菌劑和紫外線殺菌相結合，減少細菌腐蝕；

4）對新建或更新改造的管線確定其最佳流速，使管內液體處于紊流狀態，減少因層流砂、水分層對管線底部的沖蝕。

綜上所述，只要強化防腐和補口質量，有選擇的采用非金屬管道，因地制宜的添加化學助劑，實施區域性陰極保護，油田埋地鋼質管道就能得到有效防護，延長管線使用壽命，提高油田整體經濟效益。

[1]呂德東，孫艷紅，尹春峰，于宏亮.勝利油田典型區塊埋地混輸管道腐蝕結垢原因分析與防護措施[J].石油工程建設，2009(4).