聚合物驅注入井金屬管道內腐蝕機理分析與防護探討

張建軍

（大慶油田第六采油廠規劃設計研究所，黑龍江 大慶 163114）

1 注入井金屬管道內腐蝕現狀

聚合物驅開發已經成為喇嘛甸油田的主要驅替方式之一，地面系統工藝流程是：首先由配制站使用清水集中配制5000mg/L的聚合物母液輸送至各注入站，根據單井的配注量通過清水或者處理后的油田含油污水稀釋1000mg/L左右，然后經過注入泵通過單井金屬管道輸送至注入井注入油層。隨著稀釋聚合物用含油污水的大量使用，現場發現注入單井金屬管道腐蝕問題日趨嚴重。統計2020年喇嘛甸油田共有注入井埋地金屬管道1780.46km，發生內腐蝕失效2838次，失效率1.59次/km.a，嚴重影響了油田生產運行。以管道失效率（≤0.5次/km.a）為界限點，對注入清配清稀聚合物溶液管道和注入清配污稀聚合物溶液管道失效率超過0.5次/km.a的年限統計分析表明：注入清配清稀聚合物溶液單井管道運行12年失效率達到0.5次/km.a，管道失效率增長趨勢按年份緩慢增長，符合管道隨使用年限增加而失效次數增加的客觀規律；注入清配污稀聚合物溶液單井管道運行3年失效率超過0.5次/km.a，特別是管道運行5～6年后，失效率增長趨勢加速，說明存在外來因素影響管道自然腐蝕速率，加速了管道的失效率，并且該影響因素隨時間而增加[1]。

2 注入井金屬管道內腐蝕原因分析

2.1 注入井金屬管道輸送介質成分分析

表1 清配污稀使用含油污水離子成分分析

隨機選取3座提供含油污水的注水站采集水樣進行水質分析，表明清配污稀使用的含油污水中含有一定量的硫酸鹽還原菌、腐生菌和鐵細菌，如表2所示。

聚合物溶液也叫做部分水解聚丙烯酰胺，其分子表達式如圖1所示。聚丙烯酰胺分子鏈上含有C、O，為細菌提供了營養成分。

圖1 聚丙烯酰胺分子表達式

由于注入介質中3種細菌的存在，細菌容易在管道內涂層漏點處和破損處侵入并著床，形成固著菌，以氧、碳等為營養條件，約3年左右的時間在管壁表面繁殖長大形成直徑為1cm左右的菌瘤，如圖2所示。菌瘤下部會加速電化學腐蝕速度，腐蝕速率

圖4 L3-AS3419注入井腐蝕管段及腐蝕產物微觀形貌圖

從X射線衍射分析上看，腐蝕產物主要包括FeCO3、FeS、Fe3O4、Fe2O3、MgCO3、MgSiO3和CaCO3，與微觀分析結果吻合，腐蝕類型主要為硫酸鹽還原菌、鐵細菌和腐生菌共同作用下的電化學腐蝕[3]。

3 注入井金屬管道內防護措施

3.1 技術措施

目前新建聚合物驅注入單井管道采取熔結環氧粉末噴涂的防腐處理工藝，要按照SY/T 0442-2010《鋼制管道熔結環氧粉末內防腐層技術標準》對新建管道按照批次進行抽檢，確保管道內涂層質量達標[4]。同時對環氧粉末內涂層管道管端內壁預先堆焊一定寬度和厚度的耐蝕合金層有效解決焊口熱影響區域內涂層破損容易腐蝕的問題。研究應用價格和熔結環氧粉末內涂層相近，致密性、連續性，抗氧化性、抗細菌腐蝕性能更強的改性高分子熱熔涂層是今后的方向。

3.2 管理措施

加強管道完整性管理，建立從規劃設計→物資采購→基建施工→竣工檢測→運行檢測→運行維護→穿孔修復的管道全過程質量控制體系，對聚合物驅注入單井管道進行完整性管理，確保埋地管道平穩運行。優化清配污稀使用的含油污水的水質處理工藝和殺菌工藝，確保水質接近清水水質指標。同時要利用脈沖旋流等沖洗技術定期對注聚管道進行清洗，清除管道內壁附著的菌瘤，破壞細菌繁殖生長的環境。

4 結語

油田開發已經從單一的水驅方式向聚合物驅等多元開發方式轉變，隨著輸送介質的復雜性及腐蝕性，聚合物驅清配污稀注入單井金屬管道內腐蝕失效日趨嚴重，主要原因是使用的含油污水中含有一定數量的硫酸鹽還原菌、鐵細菌和腐生菌，使用的聚丙烯酰胺為細菌提供了營養成分，使細菌附著在金屬管道內壁形成共生體系的菌瘤，導致菌瘤下的電化學腐蝕。腐蝕原因明確后，首先要優化含油污水處理工藝，有效控制住輸送介質中的細菌含量。其次要加強使用的熔結環氧粉末內涂層質量檢測，確保管材防腐涂層合格；另外要定期沖洗管道清除菌瘤的附著。要逐步形成注入井單井管道完整性管理體系，從根本上降低失效率。