采油集輸管線結垢腐蝕的機理分析與保護策略

徐明 劉讓龍 王彥興 章宏波

摘要：防止集輸管線結垢與腐蝕不但可以提升傳輸效率，同樣也是確保產品質量的重要途徑之一。在實際生產問題的解決過程中，要做好實際情況控制工作，重點解決結垢與腐蝕問題，更好的滿足油田對于生產開發的客觀要求，從而獲得更高的經濟效益與社會效益。

關鍵詞：采油集輸管線;結垢腐蝕;保護策略

引起結垢問題的原因較為簡單，主要是碳酸鈣的溶解所引起，最可行的方法就是通過電解法防止出現結垢問題，而引起集輸管線腐蝕的原因眾多，必須根據腐蝕問題出現的具體原因，分別采取多項措施，防止腐蝕問題威脅管線安全。

一、采油集輸管線結垢機理

首先，當水中具有大量的難溶解的鹽分子時，這些分子在運送過程中可能會出現聚合下沉的情況，從而出現大量的沉淀堆積在管線內部形成結垢問題;其次，在結晶作用的輔助下，一些鹽類分子可能會出現化學作用或者晶體的組合從而出現一些新的微晶體，這些晶體的晶?；瘯е麓竺娣e的堆疊與沉淀;再次，當大量晶體堆積時還會出現晶體長大的情況，這個時候沉淀就會逐漸成為大面積的污垢;最后，在不同的條件下，結垢的狀態也會出現不同的表現。如果從結晶動力學角度上來看，整個結構的過程就是離子在過飽和溶液中結晶的過程，然后結晶會不斷積累、成長，與其他路過的分子或者晶體進行聚集，最終形成難以處理的巨大沉淀物，嚴重阻礙管線的正常使用。

二、采油集輸管線腐蝕機理

1環境因素

在對原油進行集輸的過程中，由于集輸距離相對較短，因此普遍會采用架空管道對其進行輸送，架空管道曝光于外界環境中，外界環境水蒸氣的存在將會使得集輸管線出現嚴重的化學腐蝕。另一方面，集輸管道將直接與集輸設備相連，集輸設備屬于電氣化設備，在使用過程中不可避免的會出現雜散電流，目前的研究成果表明，雜散電流將會引起嚴重的電化學腐蝕。

2原油成分因素

由于集輸管道中的原油都沒有經過處理，所以集輸管道內的原油中含有大量的硫化物等腐蝕性成分，這些腐蝕性成分的存在將會對管道產生直接影響。同時，由于集輸管道較短，因此并不需要對其進行加熱和加壓，管道內的原油僅需要在井口壓力和溫度下輸送即可，但是由于井口的壓力和溫度也相對較高，較高的溫度會使得化學反應加快，進而使得集輸管道的腐蝕速率加快。

3集輸管線因素

集輸管線都應該采取一定的防腐措施，但是如果管道的施工質量不佳，管道的防腐層遭到破壞，不但會使得管道產生化學腐蝕，而且由于不同位置的電位差不同，還會引起電化學腐蝕，因此，防腐層破壞產生的腐蝕速度相對較快，該問題將會嚴重威脅管道運行安全。同時，如果集輸管道的電化學保護失靈或未向原油中添加防腐蝕藥劑，也會引起集輸管線腐蝕。

三、緩解結構現象的技術

1接轉站分水

為了做好集輸管線的結垢預防控制工作，接轉站的分水可以說是最行之有效的方案之一。通過接轉站分水，能夠將結垢的原因消除，從而降低后續結垢的可能性。在處理過程中，接轉站分水能夠降低輸送中包含的鈣鎂離子，這些離子都是導致結垢問題發生的主要因素。在確保輸油過程安全的同時，還能夠有效降低污水處理的難度，對于緩解管線輸送壓力具有重要的作用。

2加藥防垢

阻垢劑在使用時也會存在一些問題與弊端，比如說在油田水的礦化度相對較高的情況下，可能會減少和降低處理的效果，而大多數油田使用的聚合物阻垢劑本身沒有嚴格的使用要求與標準，所以隨意使用的情況十分嚴重，可能會出現額外的水體污染，從而增加后期污水處理的難度與成本。另外，一些已經結垢的位置或者出現析出結晶情況的水體都無法采用加藥防垢的方法進行處理，所以該技術應用過程中具有較大的限制性。

3磁防垢

磁防垢技術是一種新興的技術，其技術成本較低，只需要在每毫升三千毫克的水溶液中添加鹽即可有效降低出現結垢問題的情況。一般來說，含鹽量較低時，防垢的效果就越明顯，相對的，當鹽含量較高時，實際處理效果也會大打折扣。

4除垢器

除垢器實際上就是對所有可以進行防垢處理設備的總稱，目前采用較為廣泛的是超聲波除垢器，該設備能夠通過降低無機鹽沉淀的方法來進行除垢。一般來說，這種處理技術在實際應用中必須在較長的管線中進行鋪設，成本較高且處理難度較大。后續出現了新型除垢設備，該設備可以將垢離子吸附在設備周邊從而降低管線中結垢的問題。

四、采油集輸管線腐蝕保護策略

1涂層保護。涂層保護是一種提前保護策略，通過在內外管壁處涂抹防腐涂料的方式能夠降低管壁受到腐蝕的可能性，整體防腐效果較高。但是，由于不同情況下的介質類型不同，腐蝕能力與作用范圍也不一樣，所以實際處理過程中難度較大。在做好防滲透性能處理與抗腐蝕性處理后，根據油田的情況不同來選擇適應性較好的涂料即可。

2電化學保護。在電化學腐蝕中，電極電位也是一個影響腐蝕程度的重要因素，所以在金屬外部應該盡可能做好陰極極化與腐蝕程度處理工作，從而實現電位控制與整體保護。在腐蝕較為嚴重時，采用陰極陽極配合保護的方法可以取得不錯的保護效果。

3涂層與電化學聯合防護。在使用涂料進行防護時，可能會出現裸露部分的保護不足的情況，所以配合電化學防護進行整體處理的工藝更適合實際工況要求。在一些腐蝕程度較高的情況下采用涂層與電化學聯合防護，能夠形成優勢上的互補，更好的完成防護控制任務。

4鋼材復合管線防護。鋼材復合管線防護技術是一種采用針對性管線防護處理的方式進行電化學腐蝕預防控制的技術類型。比如說在鹽堿地地區中管線更容易受到腐蝕，這個時候就需要選擇自身具有較強抗腐蝕性的復合鋼材進行管線鋪設，從而在根本上降低受到腐蝕的可能性，有效延長使用壽命。

5防止采油集輸管線結垢措施。最常見的方法就是通過電解處理法來防止出現結垢，該種方法的基本原理就是通過水資源作為中間介質，對石油進行簡單的分解。綜合來說，由于水資源本身具有一定的導電性能，從而使得原油中的碳酸鈣等成分的黏度或密度等物性遭到破壞，在集輸管道內，產生結垢問題的主要物質不存在，則不會出現結垢問題，同時，在電力資源的作用下，也會使得碳酸鈣轉化為氧化鈣的速率大大下降，進而防止出現結垢問題。

結束語

科學技術的發展推動了油田開發方式的轉變，同時隨著油田開發方式的不斷深入，油田的情況也發生了變化，因此需要根據油田的實際情況來轉變開發方式。結垢和腐蝕問題是當前我國油田集輸管線的主要問題之一，合理解決這些問題對于推動油田開發水平提升來說十分重要。

參考文獻：

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