某油田工艺装置腐蚀分析与防腐措施

崔世华

(中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101)

某油田工艺装置腐蚀分析与防腐措施

崔世华

(中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101)

针对油田工艺装置的腐蚀情况，分析了某油田采出水水质报告，指出了地面处理设施管道和设备腐蚀的原因，并对相关管道和设备防腐提出了合理的建议。

腐蚀；采出水；防腐

油气田日常生产中会产生含有大量杂质的污水，水中含有Cl-、CO2、H2S、溶解氧、细菌等腐蚀介质，会对金属设备和管道产生腐蚀，随着油气工业的发展，油田田腐蚀危害暴露的日益明显，腐蚀不仅造成油气结构的破坏，导致原油泄漏以及发生火灾爆炸等灾难性事故，造成环境污染、停产等后果[1]，影响油气工业的生产和人民群众的生命安全。

中东某油田主要流程如下图1，油气从井口采出，通过各单井管线送过脱气站，脱气站汇集多个井口的来液，然后进行气液水三相分离，经分离后各介质分别输送到终端进行处理。随着油田开采进入中后期，采出液的含水率上升，腐蚀问题已经凸显。

图1 油田处理设施简单工艺流程

1 腐蚀因素

1.1 水的存在

油气生产系统中水的存在对评价腐蚀风险有至关重要作用，油气本身无腐蚀性对碳钢不会产生腐蚀风险。但是，如果水以液态的形式存在，可以溶解CO2和H2S使其包含于生产液中形成酸溶液导致金属材料腐蚀。

水可能以产出水的形式存在，从储层伴随着油气产出，也可以因为产出液冷却或者压力下降使水从饱和油气中析出以凝结水的形式存在。

1.2 H2S腐蚀

如果系统中包含有足够H2S，将对系统有重大影响。H2S的存在使氢原子扩散到钢铁中引起碳钢和低合金钢的氢脆。H2S腐蚀可以采取多种形式导致失重腐蚀，氢致开裂，硫化物应力腐蚀开裂等。

氢致开裂主要影响轧制碳钢和低合金钢产品，氢原子扩散到钢中并在钢的非金属夹杂物周围积聚，在晶粒缺陷处重组为氢分子，然后沿金相组织传播形成裂纹，或随着更多的氢原子进入，压力升高，使钢铁周围变形从而在金属表面形成可见的气泡。

硫化物应力腐蚀开裂是水和H2S存在的情况下，由腐蚀和拉应力共同作用的结果。

1.3 CO2腐蚀CO2腐蚀在油气生产设备和管线中是较为普遍的失效模式。CO2溶于水形成碳酸导致腐蚀，对碳钢和低合金钢有腐蚀性。CO2引起的腐蚀速率对系统的温度和压力变化敏感。

1.4 氯化物应力腐蚀开裂

氯化物应力腐蚀开裂是应力腐蚀开裂常见的形式。它需要水，氧气和氯化物同时存在且接触受压材料。压力可能由机械负载，压力负载或者制备工艺引起(焊接，冷加工等)。

1.5 氧腐蚀

氧是自然界中最常见的氧化物并且大量存在于水中，使得液体对大多数金属具有腐蚀性。氧气直接参与腐蚀反应且促进钢铁材料的均匀腐蚀，耐蚀金属的局部腐蚀和开裂。

1.6 微生物腐蚀

由硫酸盐还原菌引起的微生物腐蚀，或者其他细菌例如硝酸盐还原菌，在碳钢内壁沉积物中可能导致局部的高腐蚀速率。在低流速、积液段发生微生物腐蚀的风险较高。

2 水质分析

另外硫离子含量也稍高，在4～10mg/L范围内，对普通碳钢都属于中等强度以上腐蚀介质。

表1 采出水水质分析结果

3 防护措施

3.1 合理选材

(1)从井口到脱气站的单井管线输送介质为多相流体，若使用碳钢管，应满足抗硫化氢，抗Cl-要求，同时需考虑一定的腐蚀裕量，并增加缓蚀剂对管线内部腐蚀进行控制。另外带有内涂层的碳钢和塑料衬里的碳钢也能用作单井管线和集输管线。考虑到生产过程中的含水量具有不确定性，因此，非金属材料(如RTP管线)也是一种合理的替代品，

(2)对于分离后油的外输管道，经过三相分离器后含水率的下降，碳钢由于油浸润管壁的作用就能具有足够的抗腐蚀能力，可选用普通碳钢管道。

(3)分离器产出的气相线中含有的主要成分是油中的CO2和H2S，可能还有饱和水蒸气，因此其腐蚀速率会相对较高。如果采取有进一步腐蚀控制的措施，如保持流体在露点温度之上，在适宜的位置采用全面的腐蚀监控程序或考虑使用气相缓蚀剂等，则采用碳钢更经济。

(4)分离器后的水线通常呈酸性，其材料选用玻璃钢管道，部分高温段可采用耐蚀合金材料。

3.2 缓蚀剂的使用

使用缓蚀剂是较为经济的减少腐蚀的办法, 大部分缓蚀剂具有成本低、性能稳定、功能性强、效果明显的特点[2]。但缓蚀剂种类繁多且不同机理，针对性较强。通过研究表明，针对地层水含H2S、CO2等酸性气体和CL-引起的腐蚀, 酸性介质缓蚀剂可有效地抑制腐蚀。

3.3 阴极保护

阴极保护技术方法简单，投资少，效益高，可以采用电流阴保站来保护进入该站的单井管线和从脱气站到终端处理厂的集输干线以及注水管线，另外罐容大于1000m3的储罐也应采用电流阴极保护。对于罐容小于1000m3的储罐罐底板外壁在采用涂层保护以外，采用牺牲阳极进行辅助保护。

4 结论

(1)通过分析该油田采出水的水质报告，采出水腐蚀性较强，有必要采取防护措施；

(2)对油田设施的管道和设备进行腐蚀原因分析，理清主次腐蚀，根据各流程所含介质特点，合理对各部位材料的进行选用；

(3)合理选材的同时还应恰当使用缓蚀剂等药剂以及阴极保护措施，这样才能做到经济、安全。

[1] 王玉春. 绥靖油田腐蚀现状及腐蚀机理研究[J]. 榆林学院学报,2009(2):62-64.

[2] 王 娟,等. 延长油田某区块采出水腐蚀因素分析及对策[J].全面腐蚀控制,2013(10):85-87.

AnalyzingoftheOilfieldProcessDeviceCorrosionandCorrosionProtectionMethod

CuiShihua

(CNOOC Petrochemical Engineering Co., Ltd., Qing Dao 266101，China)

Based on the corrosion status of oilfield process device, the report of oilfield production water was analyzed, the reasons of pipeline and equipment corrosion was pointed out, and reasonable suggestions was put forward for pipeline and equipment corrosion protection.

corrosion;oilfield production water;corrosion protection

2017-07-14

崔世华(1983—)，河北衡水人，工程师，硕士研究生，主要从事炼油方面的设计工作。

TE98

A

1008-021X(2017)18-0125-02

(本文文献格式崔世华.某油田工艺装置腐蚀分析与防腐措施[J].山东化工，2017，46(18)：125-126.)