油田管道腐蝕原因分析及防腐措施探討

劉暢游

（大慶油田創業集團華誼建筑安裝分公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

現階段我國老油氣田多進入開發中后期，大部分油氣井開采時間較長，油氣集輸系統設備老化嚴重。管道作為油田重要的地面設備問題尤為突出，管道腐蝕問題日益嚴重，影響了油水井正常生產，給油田造成較大的經濟損失[1]。統計表明，國內油氣田發生的管道事故中，很大一部分是由于管道腐蝕造成的，不僅影響油田正常生產，還埋下安全隱患，造成環境污染。因此，加強對油田管道腐蝕原因分析，采取相應的防腐措施，改善管道腐蝕狀況，提升管道使用壽命，對于保障油氣田可持續發展具有重大意義。

1 油田管道腐蝕造成的危害

隨著我國經濟快速發展，油氣管道建設長度日益增加，管道結構各式各樣，這些油氣管道大多敷設在地下，穿過廣袤的地區，途經各種復雜地形，氣候環境差別大，有干旱環境，有潮濕的環境，土壤性質差別也較大，管道中輸送的介質性質差別較大。管道受到外部土壤性質影響、地層水中電解質影響遭受腐蝕，在管道內部，受到管輸介質中的硫化氫、二氧化碳、及油氣水等都會對管道內壁造成腐蝕，導致管道發生穿孔、開裂、泄漏等事故，給油田造成巨大經濟損失[2]。經過統計發現，造成管道事故的誘因主要有腐蝕、人為操作失誤、焊縫損傷、第三方破壞等，其中管道腐蝕引起的事故占比最高，超過了三分之一。油氣田由于其特殊性質，多分布在沼澤地區，這些地方多屬于鹽堿地帶，土壤具有較強的腐蝕性。統計表明，管道腐蝕在強腐蝕性地段，腐蝕情況尤其嚴重。同時伴隨著城鎮化建設，管道腐蝕在城鎮地區，工業快速發展加之環保措施不到位，工業廢水隨意排放，使得土壤腐蝕性明顯變強，管道腐蝕狀況愈發嚴重，管道發生穿孔、泄漏的概率大大升高。管道是油田的重要地面工程，管道腐蝕給油田造成的影響是多方面的，首先管道腐蝕引起管輸介質的跑、冒、滴、漏，造成資源的浪費；其次，管輸介質屬于易燃易爆物質，環境危害性大，一旦出現泄漏，會造成嚴重的環境污染，并且有誘發火災或爆炸的可能性，危及人身安全，造成不可估量經濟損失；最后，管道腐蝕引起管道設備損毀，造成資產損失，頻繁的對管道維護需要耗費較大的成本。因此，在油氣田管道建設過程中，加強管道的防腐技術運用，將管道腐蝕降至最低，對于保障油田生產具有重要意義。

2 油田管道腐蝕原因分析

2.1 土壤腐蝕

油田管道多埋藏于地底下，與土壤接觸，由于土壤中含有多種物質，土壤顆粒之間既有空氣，還有地下水，地下水中含有電解質，對管道造成微電池腐蝕和宏電池腐蝕。其中，微電池腐蝕距離較近，腐蝕較為均勻，腐蝕速度不受土壤性質影響，對埋地管道的腐蝕性相對較小。宏電池腐蝕是由于土壤及地層水在管道附近形成陽極區或陰極區，距離可達幾厘米或者幾米，構成宏電池，對管道造成局部腐蝕，由于陰極區與陽極區相距較遠，腐蝕的速度與土壤電阻率有關，土壤電阻率越大，腐蝕速度越慢。宏電池通常對管道造成腐蝕穿孔或斑塊狀腐蝕，對管道危害性較大。土壤腐蝕主要與土壤性質如電阻率、pH值、含水率、土壤孔隙度、地層水含鹽量等有關。

2.2 地層采出液對管道的腐蝕

油井采出液中不僅含有石油，還含有大量的地層水，地層水中含有大量的雜質，對管道會造成嚴重的腐蝕。由于地層水中含有各種溶解鹽，以氯化物為主，其次地層水中含有大量的二氧化碳、氧氣、硫化氫等氣體，會對管道造成嚴重腐蝕。

（1）二氧化碳腐蝕。當地層水中溶解氧濃度較低時，腐蝕速度較慢，當溶解氧達到飽和時，對管道的腐蝕速率大大加快。二氧化碳溶解在水中后會形成碳酸根離子，生成氫離子，氫離子會產生氫去極化腐蝕。二氧化碳腐蝕受到溫度影響較大，當溫度升高時，腐蝕速率大大加快。此外，二氧化分壓也會影響腐蝕速度，隨著二氧化碳分壓的增大，腐蝕的速率會加快；

（2）硫化氫腐蝕。部分油氣田儲層中含有硫化氫，以四川天然氣田為例，烴類物質在高溫條件下，發生熱硫酸鹽還原反應，生成硫化氫、二氧化硫等氣體，這些氣體溶于水后，腐蝕性極強，會引起管道材料發生氫的去極化腐蝕，溶液中硫離子與鐵離子結合，生成硫化亞鐵，硫化亞鐵不溶于水，形成黑色的懸浮物。硫化氫對管道腐蝕容易導致管道破裂。硫化氫的生成與硫酸鹽還原菌關系密切，硫酸鹽還原菌的存在，使得烴類物質更容易發生反應，生成硫化氫氣體；

（3）地層水中溶解鹽類的腐蝕。地層水中含有大量溶解鹽，當溶解鹽濃度增大時，腐蝕速度加快。溶解鹽濃度高時，地層水中電解質含量高，導電能力強，腐蝕性大大增加。溫度升高時，反應速度會明顯上升，腐蝕速率會加速。灌輸介質流速也會影響腐蝕速率，介質流速上升反應速度升高，到達一定程度后，流速過快腐蝕速率會降低。

3 防腐技術對策

3.1 應用防腐蝕涂層

防腐蝕涂層是一種較為常用的技術，管道內部和外部采用不同的防腐蝕涂層，管道外部防腐，多使用石油瀝青、煤焦油瓷器、環氧煤瀝青、雙層PE、三層PE、聚乙烯膠帶、聚乙烯覆蓋層等；管道內部防腐一方面是將管輸介質與管壁隔離，起到保護的效果。通常使用液體涂層，例如環氧液體涂料或環氧粉末等。對于遭受嚴重腐蝕的管道，需要采取涂敷固化法、軟管翻轉法等處理，將管道恢復正常，改善管道腐蝕狀況。管道內部還可以使用玻璃鋼襯里進行防腐。玻璃鋼襯里采用玻璃布、環氧樹脂、領苯二甲酸二丁酯、乙二胺等材料和物質制成，化學穩定性好，防腐效果較為理想。

3.2 應用陰極保護技術

對于埋地管道陰極保護技術是較為常見的防腐蝕技術，由于埋地管道容易受到電解質溶液的腐蝕，陰極保護技術能夠降低電解質腐蝕。陰極保護技術分為犧牲陽極法和強制電流保護法。犧牲陽極法是將管道與可以提供保護電流的金屬連接，降低對管道的腐蝕。強制電流保護法是將管道與外部電源負極連接，為管道提供保護，降低對管體的腐蝕速率。

3.3 緩蝕劑的應用

緩蝕劑能夠有效抑制或者破壞金屬腐蝕的化學過程，達到保護管道效果，其具有用量少、成本低、效率高的特點。緩蝕劑按照成分的不同分為有機緩蝕劑和無機緩蝕劑，根據電化學作用的不同可以分為陰極緩蝕劑、陽極緩蝕劑和混合型緩蝕劑。在一些情況下使用緩蝕劑，能夠以較低的成本提升管道使用壽命，達到理想的防腐蝕效果。