地面采油設備的腐蝕問題分析

張 楠

（大慶油田有限責任公司第一采油廠生產維修大隊，黑龍江大慶 163000）

0 引言

在地面采油設備的設計和使用過程中，除充分考慮到油氣水分離基本功能，還要高度重視可能發生的腐蝕現象。一般情況下，地面采油設備的使用環境中具有較強的腐蝕性。根據現場使用環境的不同，水量、流速、溫度、化學組成、壓力等都是產生腐蝕的重要因素，需要對采油設備的腐蝕情況進行實時的監測。一旦地面采油設備出現腐蝕情況，會影響其正常的工作運行，給企業帶來經濟損失，因此需要對地面采油設備腐蝕的類型、工作環境等進行深入的分析和研究，制定科學合理的防腐措施。

1 地面采油設備工作環境分析

有效降低地面采油設備出現腐蝕的概率，需要對地面采油設備所處的工作環境進行有效識別，保障其良好的工作運行，才能延長地面采油設備的使用壽命。電化學作用是目前地面采油設備運行中腐蝕產生的重要因素。

非酸性腐蝕產生的主要機理是空氣中的氧氣、二氧化碳、有機酸等共同作用，非酸性腐蝕隨著流體流速的增加腐蝕的效果越明顯，化學反應在腐蝕因素的影響下生成的腐蝕產物一般都會從腐蝕面脫落，造成金屬表面直接暴露在空氣中，與腐蝕環境直接接觸，就會造成地面采油設備表面金屬腐蝕速度的增加。

酸性腐蝕產生的主要機理是水與硫化氫共同作用下產生的。酸性腐蝕受到流體流速的影響程度比較小，因為其產生的化學產物具有較強的粘結性。但是在一些特殊因素的影響下，也會加劇酸性腐蝕的腐蝕速度，直接影響地面采油設備運行的安全性、穩定性。

2 地面采油設備腐蝕分析

地面采油設備的腐蝕種類比較多，腐蝕現象也比較復雜，主要概括為以下7 種：

（1）全面腐蝕。全面腐蝕在非酸性腐蝕環境中和酸性腐蝕環境中都可能出現，主要的特點是設備金屬表面出現均勻的腐蝕、全面腐蝕。

（2）麻點狀腐蝕。一般情況下麻點狀腐蝕都是由非酸性腐蝕引起的，主要的特點為地面采油設備出現局部的腐蝕現象，腐蝕逐漸從表面向設備內部擴散，可能出現一些孔洞，也有一部分麻點狀腐蝕是由于硫化氫造成。

（3）硫化物應力致脆破裂。一旦硫化氫與水溶解在一起就會產生較強的腐蝕性，采油設備在張應力與腐蝕的作用下可能出現破損，影響設備的正常工作運行，需要對設備選擇的材料硬度進行加強。

（4）沉積物腐蝕。設備金屬周圍的一些沉積物與腐蝕產物可能對設備造成腐蝕現象。

（5）原電池腐蝕。在電解質中因為不同設備表面的金屬材料存在差異，在連接中會產生腐蝕現象。

（6）選擇性焊縫腐蝕。焊縫與設備本身金屬的微結構存在較大差異，導致電解質中出現陰極、陽極，產生腐蝕現象，想要避免焊縫腐蝕的出現，就要將焊縫打磨成V 形。

（7）氫氣氣泡腐蝕。地面采油設備一旦發生腐蝕現象，會伴隨著氫氣的產生，氫氣在內部形成包裹或者存在于孔隙中，就會造成設備的破裂、起泡等現象發生。

3 地面采油設備腐蝕監測

地面采油設備的腐蝕過程比較復雜，經過調查分析，對地面采油設備造成腐蝕的影響因素種類比較多，需要根據實際情況找到腐蝕產生的原因，制定整改措施。下面介紹常見的4 種地面采油設備腐蝕現象和監測方法。

3.1 目視檢查

對地面采油設備的外觀進行目視檢查，查看其是否存在腐蝕現象，目視檢查方式可以對地面采油設備進行全面的檢查，檢查后要做好相應的記錄方便日后進行查詢和比較，地面采油設備都需要按照相應的規定定期進行目視檢查。

3.2 掛片檢測

腐蝕掛片主要是金屬材料，其組成基本與設備相同。在設備所處的環境中，將清洗干凈的金屬片掛在其中，記錄下其初始重量。放置一段時間后，取出掛片清洗干凈后稱重，對比金屬掛片前后的重量損失。此種方法的優勢是操作方便，只需要定期的取出和置換掛片即可。

3.3 電阻探針

電阻探針方法利用在腐蝕過程中，金屬試件隨著截面積下降、電阻增加的原理形成了一種腐蝕測試儀，根據測量的電讀數計算出腐蝕速度。此種方法的優勢在于不需要電解質反應，在水量比較少的設備中也比較適用，能夠在現場快速的檢測出金屬的腐蝕速度，不會影響設備的正常使用運行，但是需要由專業人員進行操作。

3.4 線性極化探針

線性極化探針方法的原理是探針在腐蝕環境中造成金屬損耗，引發極化現象，腐蝕的速度可通過電讀數計算出來。此種方法主要應用在大量水的設備中，因為探針需要電解質反應才能發揮出作用。實現在現場快速的檢測出金屬的腐蝕速度，并制定相應的防腐措施。

3.5 其他檢測手段

除了以上幾種常見的方法，還有流體化學分析、磁粉探傷、超聲波壁厚測量、氫探針等檢測方法。

4 地面采油設備防腐措施

4.1 材料選擇

地面采油設備大部分都是由金屬材料構成，因此在采油設備材料的選擇時可以盡量的選擇優質碳鋼，一些關鍵的小元件，如閥門、濕氣提取器、器皿、閥門調節器等，可以使用合金鋼。

4.2 工程設計

地面采油設備的安裝和設計時，要充分考慮到未來的防腐問題，在防腐措施的實施時節約資金。例如，按標準要求將玻璃纖維加強接頭或者絕緣法蘭安裝在集氣管線和油管的井口位置，根據流體的流動速度，可以實現對管道腐蝕減緩的目的。在泵站、油罐廠可以根據實際情況適當的涂刷保護層，降低其存在破壞性原電池的概率，緩解腐蝕現象，必要時可以采取陰極保護措施。

4.3 化學防腐劑

化學防腐劑主要是在設備的金屬表面和環境之間形成了一道保護膜，以達到降低腐蝕的目的。薄膜狀化學防腐劑在使用過程中的有效期存在一定的限制，超過有效期則需要重新粘貼。選擇適當的防腐劑才能有效的起到抑制作用，目前比較常用的化學防腐劑有有機防腐劑、無機防腐劑、揮發性防腐劑等。有機胺防腐劑是目前地面采油設備經常使用的防腐劑，分為水溶性、油溶性等，在不同的情況下都具有一定的防腐效果。

要了解防腐劑的防腐效果及穩定性，可以先進行評價實驗，根據實際情況在地面采油設備的防腐中應用。防腐劑的注入方法按照不同也可以分為間歇注入、連續注入、分批注入等，其中效果比較明顯還是連續注入防腐劑的方式。

4.4 涂層選擇

涂層的主要作用是對金屬與腐蝕介質進行阻隔，避免其直接接觸。防腐涂料層要根據實際環境仔細的選擇，應用和安裝時也要按照相應的流程。涂層必須保障其完整性，不能出現遺漏的地方，影響其防腐效果。一旦發現涂層出現破損，要第一時間補救，保證防腐效果。目前在地面采油設備上經常使用的防腐涂層為水泥、聚氨酯、酚醛樹脂環氧等。

4.5 陰極保護

陰極保護的原理是采取犧牲陽極或者加強電流的方式使金屬成為陰極，達到金屬表面防腐的效果，可對地面采油設備起到很好的保護作用。犧牲陽極的方法是將被保護金屬與合金或者比較活潑的金屬相連接，形成原電池，通常使用鋁、鋅作為犧牲陽極的主要材料。被保護金屬與犧牲陽極金屬之間通常需要按照一定的比例分散在被保護金屬表面上，經過研究和分析該比例一般為被保護金屬的1%～5%之間。外加電流法的原理是附加另一電極與被保護金屬形成兩個原電池，在直流電的作用下，被保護金屬為陰極，起到了保護作用。

5 結束語

經過分析研究，地面采油設備腐蝕問題應被高度重視。根據實際情況制定科學合理的防腐措施，保障地面采油設備的良好運行，促進油田企業經濟的可持續發展。