庄一联合站注水系统腐蚀原因分析

宋连银，王伟波，杨海燕，樊 辉，章文荣

（1.中国石油长庆油田分公司第五采油厂，陕西西安 710021；2.西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

庄一联合站注水系统于2009 年8 月底正式投运，设计能力4 000 m3/d；供水管线11 条（干线7 条，单井支线4 条）合计10.35 km。目前清水回注系统1 680 m3/d，处理流程为：原水管→纤维球过滤→烧结管精细过滤→清水罐→注水泵→分水器→阀组；根据管线腐蚀形态来看，管线内壁点蚀严重，个别地方出现几平方厘米的腐蚀凹痕，局部已经穿孔，特别是ZH36S3、ZH36S7、ZH36S8 井与汇管连接处腐蚀尤为严重；2012 年更换的进站¢377 mm 供水汇管（螺旋焊管）也再次出现腐蚀穿孔。站内清水系统管线腐蚀、穿孔现象主要集中在原水罐-水处理间、水处理间内管线、水处理间-清水罐、清水罐-注水泵房，严重影响注水时率。

为查找造成该站腐蚀的真正原因，有效的缓解该区块采出水造成的腐蚀问题，本文通过对现场采出水所含离子种类及离子含量、细菌含量、pH 值等测定，应用室内模拟不同离子含量的水质[1]，确定造成庄一联合站腐蚀的主要因素，并提出了相应的防腐措施。

1 实验方法

采出水分析水质离子含量分析依据SY/T 5523-2000 油气田水分析方法标准规定进行；悬浮物含量、含油量、细菌含量依据SY/T 5329-1994 碎屑岩石注入水水质推荐指标及分析方法进行。平均腐蚀速率、缓蚀率的测定依据JB/T 7901-1995 标准进行。

平均腐蚀速率计算公式：

式中：r-平均腐蚀速率，mm/a；m-实验前的试片质量，g；m1-实验后的试片质量，g；S-试片的总面积，cm2；ρ-试片材料的密度，g/cm3；t-试验时间，h。

缓蚀率计算公式：

式中：η-缓蚀率，%；Δm0- 空白试验中试片的质量损失，g；Δm1-加药试验中试片的质量损失，g。

2 结果与讨论

2.1 挂片静态腐蚀试验

通过实验可以看出，50 ℃条件下的腐蚀速率明显高于30 ℃条件下的腐蚀速率；即使在30 ℃条件下三个水源井水样的静态腐蚀速率为0.1 mm/a 左右，进入原水罐和三级过滤器后腐蚀速率降低至0.095 mm/a左右，进入清水喂水泵后腐蚀速率降至0.082 mm/a，但腐蚀速率均高于0.076 mm/a，需要对清水系统进行必要的防腐保护。

2.2 采出水水质分析

庄一联合站采出水腐蚀严重部位水质分析结果（见表1）。

图1 庄一联清水水质腐蚀速率对比实验

表1 庄一联合站采出水水质分析结果

由表1 可知，庄一联合站从三个不同节点取的采出水，水型及矿化度相近。采出水质具有高矿化度、pH值低、平均腐蚀速率高等特点。矿化度高，说明水中离子含量高，导电能力增强，促使腐蚀过程中电化学反应[2]；pH 值低，即水质偏酸性，加剧腐蚀程度[3]。

表2 模拟水质离子含量

2.3 腐蚀评价实验

将ZH36S7、ZH36S6、ZH36S4 按照1：1：1 的比例进行混合，分别对混合水样加入一定量的杀菌剂、除氧剂及室内模拟水质矿化度进行腐蚀对比试验，实验情况（见表2，表3）。

表3 腐蚀原因分析实验

通过实验可以看出，加入杀菌剂及除氧剂对腐蚀速率的影响较小，室内模拟水质离子矿化度对A3 挂片的腐蚀速率达到了0.121 mm/a，为确定造成该水质腐蚀的主要原因，需对数据进一步分析。

2.4 腐蚀原因分析

通过配制水中阴离子含量的种类不同，采用差量法对腐蚀数据进行整理，实验结果（见表4）。

表4 主要腐蚀因素统计表

为便于观察，针对实验数据结果整理绘制排列图（见图2）。

由统计表和排列图可以看出，庄一联注水系统腐蚀的主要原因是：水中的HCO3-、SO42-和较低的pH 值。

图2 腐蚀主要因素排列图

3 结论

（1）通过水型分析、水质模拟实验及缓蚀评价实验，找到了一种可以准确查找庄一联采出水系统腐蚀原因的方法。

（2）利用差量法、统计表和排列图对数据整理，确定庄一联注水系统腐蚀的主要原因为：水中的、和较低的pH 值。

［1］ 于良民，赵海洲，刘璐.油田注水管道的腐蚀现状及防腐措施［J］.中国涂料，2006，21（1）：43-45.

［2］ 郑家燊.缓蚀剂的现状及其应用（四）工业冷却水和油田注水缓蚀剂研究与应用概况［J］. 腐蚀与防护，1997，18（4）：34-37.

［3］ 张天胜.缓蚀剂［M］.北京：化学工业出版社，2002：124-129.