新疆油田的腐蝕特點 1 局部腐蝕是油管腐蝕的最主要因素,從腐蝕機理角度分析可包括相變誘導腐蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕等,同時發現,對于沒有井下封隔器的油氣井來說,油管外壁通常比內壁腐蝕嚴重。 2 3 由于處于極為復雜的工作環境,因此鉆桿在井下采油工具及設備中發生的腐蝕現象最為嚴重。通過研究發現,鉆桿因腐蝕報廢通常經歷四個階段:蝕坑的形成、裂紋的形成、裂紋的擴展、刺穿和斷裂報廢。
油田地面集輸設施的腐蝕 { 儲罐和管道內腐蝕的特點 } 新疆油田地面集輸設備中的介質由于含高濃度腐蝕性離子(氯離子、硫酸根離子等),礦化度高(彩南、陸梁作業區地下采出水甚至高達20000 mg/L以上)。 { 埋地管線的腐蝕 } 新疆油田埋地管線的腐蝕十分嚴重,極大影響著油田的正常生產,其中新疆油田二中區、二西區、五一區及稠油處理站、注蒸汽熱采區等區塊的埋地管線腐蝕較為典型。 研究發現,土壤的腐蝕性是影響管道腐蝕程度的重要因素,而埋地管道在土壤中的腐蝕又受其電阻率、pH值、含水量等因素的影響。 1 土壤電阻率是一個重要的土壤腐蝕電化學特性,是判斷土壤腐蝕性的一個重要評價標準,土壤電阻率的大小直接影響到金屬材料的腐蝕速度。一般認為,土壤電阻率越低,腐蝕程度就越高。 當土壤的電阻率小于20 Ω?m時,被認為是強腐蝕性土壤。新疆油田多數區塊特別是稠油區塊的土壤電阻率介于2.0~20 Ω?m,說明埋地管道長期處于強腐蝕狀態的環境中;當外部保溫層進水后,由于稠油管線溫度較高,在溫度和腐蝕介質的作用下,管線表面的防腐層容易遭到破壞,使得管道的腐蝕加劇。 2 3 土壤中的水分對管道的腐蝕影響很大。當土壤含水量很高時,氧的擴散滲透遇阻,腐蝕減小;反之,氧的去極化反應容易發生,腐蝕速度迅速增加。新疆地區四季氣候變化大,土壤中的水分隨著季節的變化而改變,致使管道的腐蝕更加嚴重。 這是因為當土壤中含水量較少時,鹽分會大量沉積在管道表面,當土壤中含水量增大時,鹽分會迅速溶解形成電解液,使管道腐蝕加速。 新疆油田埋地管線因施工、選材等原因存在外防腐涂層組分不均勻、微孔、縫隙及破損等現象。微生物侵蝕及植物根系對涂層的穿透等交融作用會使防腐涂層極易損傷,腐蝕由涂層達到金屬基體,最終破壞金屬表面的保護膜,這是引起埋地管線腐蝕的主要因素。 腐蝕與防護技術在新疆油田的應用 根據新疆油田開發各個時期、不同油田區塊的腐蝕特點,不斷開發和應用了防腐新技術、新材料、新工藝,為油田的安全生產做出了貢獻。新疆油田經過幾十年的發展,現將主要運用的腐蝕控制與防護技術手段歸納如下: { 緩蝕劑 } 目前,緩蝕劑被大量應用在新疆油田油氣集輸管線、污水處理及回注系統、地下油管套管等方面,所應用緩蝕劑種類主要包括:咪唑啉及其衍生物類、胺類、聚合物類、有機磷酸類、醚類及炔氧甲基類等緩蝕劑。 在新疆油田油氣集輸管線及井下油管、套管等酸性腐蝕介質中,咪唑啉及其衍生物、胺、醚、炔氧甲基等類緩蝕劑都顯示出良好的緩蝕性能,在新疆油田廣泛運用。 { 非金屬管線 } 隨著新疆油田的不斷開發,部分區塊進入高含水期,受采出液礦化度高、含砂、含腐蝕性氣體、溫度及輸液量等多種因素的影響,致使部分區塊集輸管線腐蝕結垢嚴重。非金屬管道因其具有優良的耐酸堿、防腐、絕緣、垢和砂不易沉積、質量輕、抗老化、輸液能力高等特點,近年來在新疆油田得到廣泛應用。 自2001年新疆油田開始試驗并逐步推廣以玻璃鋼管線和鋼骨架復合塑料管等為主要類型的非金屬管材,并在油田實際生產中取得了良好的防護效果。據不完全統計,截止2007年,新疆油田累計使用各種非金屬管線已達1530 km。目前,在新疆油田所采用的非金屬管線主要有以下幾類: 1 2 3 鋼骨架塑料復合管早在1999年新疆石西油田5號計量站集油支線的改造工程中就開始應用。由于管線地處沙漠地區,土壤腐蝕嚴重,管線改造后采用DN200鋼骨架塑料復合管,經實踐證明其防腐效果十分理想。此外,從經濟角度考慮,在新疆油田集輸系統中使用該類管材雖然一次投資較高,但維修費用低,使用周期長,因此其經濟效益明顯。 4 根據油田的實際用途使用需求,柔性復合管又分為:輸油用復合管、輸氣用復合管、輸水用復合管、注醇用復合管。相比于其他類型非金屬管材,柔性復合管在油田上將具有廣闊的應用前景。 雖然每種非金屬管材都各有缺點,但是因其特有的防腐、防垢性能,未來必然在油田集輸系統的防腐防垢領域方面起到革命性的影響。可以預見,隨著各種非金屬管材生產工藝的不斷完善,非金屬管材在油田上將得到更好的推廣和運用。 { 防腐涂料 } 1 2 富鋅涂料是一種含有大量鋅粉的涂料,通常作為底漆來使用。由于富鋅涂料所采用的有機漆基(環氧樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯等)、無機漆基(堿性硅酸鹽、烷基硅酸酯等)都具有優良的耐蝕性、耐水性和耐磨性,因此在油田上被廣泛運用。 3 鱗片涂料是以各種金屬或非金屬鱗片骨料和各種高性能耐蝕樹脂及相應助劑組成的厚漿型重防腐涂料,其特點具有良好的耐腐蝕性和防滲透性,主要用于原油儲罐、地下管道等油田設備的防腐。 4 { 電化學保護 } 在長輸管道的防腐方面,油田上大多采用的方法是以強制電流為主,以犧牲陽極為輔的陰極保護方法。 在新疆油田,如克拉瑪依-獨山子長輸輸油管線,近幾十年來一直采用了外加強制電流保護技術;而彩南-石西-克拉瑪依天然氣長輸管道,目前采用國內先進的燃氣發電(TEG)陰極保護技術,其防腐效果都超過預期;而對于儲罐的電化學保護,目前主要采用的是埋地鋅合金陽極的犧牲陽極保護方法。 近年來,新疆油田在采油三廠、夏子街油田的部分管線和設施上嘗試實施了電化學保護與涂層防腐相結合的技術手段,取得良好的防腐效果。 { 電鍍材料及其技術 } 隨著新疆油田的開發,油田區塊含水不斷上升,地層水礦化度升高,加之部分油井底部富含的CO、H2S腐蝕性氣體,因此油管及其接箍、套管、抽油桿及短接、螺桿鉆具等井上井下設施腐蝕情況更為嚴重。 早期油田上采用的管材多為不銹鋼類、高合金類(鉻系列合金油管)等,其防腐防垢效果并不理想。近年來隨著電鍍技術的發展,鎢合金鍍層、鎳磷鍍層、納米鍍層、陶瓷鍍層、鋅合金鍍層等類管材及其電鍍技術在新疆油田生產中開始被廣泛應用,通過油田實際生產證明其防腐效果優良。 結語 新疆油田由于地域、經濟發展等多種原因,腐蝕控制與防護技術在國內處于相對落后水平。近年來,隨著新疆油田石西、彩南等沙漠油區的開發,油田設施的腐蝕控制與防護的重要性已引起廣泛重視,這也為腐蝕控制與防護技術在新疆油田的加速發展提供了新的機遇。目前,結合新疆油田生產實際,當前面臨以下問題急待解決: (1) 新疆油田多數區塊地下采出水水質多呈弱堿性且礦化度高,磷(膦)系類緩蝕劑是目前新疆油田使用較為廣泛的一類緩蝕劑,具有緩蝕效果較好、成本低、阻垢性能優良等優點。但因其環保性差,易使水質富氧化等缺點不易在油田長期使用。因此開發尋找無磷、環保、高效、經濟的緩蝕劑是目前急待研究的課題之一。 (2) 防腐涂料在油田上是運用最廣泛的腐蝕控制與防護技術,但是目前在新疆油田從事防腐涂料施工的單位及監管單位的技術水平良莠不齊,并且與之實施的相關標準已明顯不適應實際需求,因此提高整體專業技術水平及完善和更新相關專業標準的工作已勢在必行。此外,隨著國際上對環境問題的日趨重視,在新疆油田使用新型具有低污染、低毒或無毒的高固含量的、無溶劑和水性防腐涂料將成為今后的發展趨勢。 (3) 非金屬管材通過在新疆油田多年的實際運用,雖然在使用條件方面有一定的局限性,但可以預見非金屬管材在油田腐蝕防護領域方面將有更大的發展空間,因此提前開展對非金屬管道室內評價體系和評價方法的研究工作,具有重要的現實意義。
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