混输管线腐蚀原因简析

赵娜(胜利油田临盘采油厂开发科 山东 德州 251500)

一、基本概况

临盘油区组建于1972年，所辖油区在德州、济南两市的4个县（市）境内，油区面积3600km2，已探明临盘、商河、临南、江家店4个油田，均为中低渗复杂断块油田。油区内油水井及其管线分布范围广，管理难度大，混输管线材质多以保温钢管为主，长度约239.5km，占78%，一少部分为玻璃钢管线，长度47.78km，占22%。从运行年限进行划分，3年以下的37.79km，3-5年的28.18km,5-8年的58.27km，超8年以上运行的有163km，所占比例为57%。腐蚀严重的区块在新管线安装两年后就开始发生腐蚀穿孔现象，每年因腐蚀穿孔而更换的管线在6km左右。2009年至2012年混输管线腐蚀穿孔次数呈上升趋势，管线腐蚀穿孔严重影响了原油产量及周边的环境。做好管线防腐工作，是保证原油稳产和提高环境质量的一项重要工作。

二、管线腐蚀穿孔原因分析

混输管线腐蚀穿孔的基本特征主要表现在八个方面：管线腐蚀以内腐蚀为主，外腐蚀为辅；腐蚀穿孔部位多在管线底部和弯头下部；腐蚀形态主要表现为沟槽状和溃疡状；从流向上一般在管线中下游；从流速上看，高流速腐蚀较轻，低流速腐蚀严重；从流体性质分析，高矿化度腐蚀严重，低矿化度腐蚀较轻；从流体含砂量分析，含砂量高的腐蚀严重，含砂量低的腐蚀较轻；从油气水所占比例分析，含气量少时腐蚀较轻，含水低时腐蚀较轻。

1.管线输送流体的矿化度高，钙镁离子含量高

临盘油区油井采出水总矿化度平均为34577mg/l，属于重腐蚀采出水，采出水是氯化钙型，钙离子含量1371mg/l，镁离子467mg/l。实验表明，矿化度超过10000mg/l时，腐蚀速率随着矿化度的增加而急剧增加，这是因为Cl-是活性阴离子，穿透能力强使管线表面不可能形成致密的垢层或腐蚀产物保护层，使局部区域活化。局部活化区成为阳极，电位较负，而阳极周围CaCO3和FeCO3膜覆盖区成为阴极，电位较正，形成电偶电池引起垢下腐蚀。

2.硫酸盐还原菌含量超标

近几年腐蚀较为严重的T8站混输管线，管线输送液体总矿化度为66586mg/l，钙、镁离子含量为2635mg/l，SRB细菌含量为12000个/ml。研究表明当有硫酸盐还原菌存在时，促使SO42-还原为S2-，同时硫酸盐还原菌的代产物生成S2-，加速电化学腐蚀，并有铁的硫化物生成。同时水中HCO3-，CO2，Ca2+，和Fe2+对硫酸盐还原菌的腐蚀有促进作用，加速了对管线的局部腐蚀。

3.存在气体腐蚀

通过从油井套管和一首站取气样，用气相色谱测定气体含量，临盘油区流体中含有大量CO2气体，含量在11058mg/l，CO2气体使污水的腐蚀急剧加大，CO2的存在使水呈弱酸性，弱酸性水加剧了管线的腐蚀。

4.流体含砂量高，对管壁冲蚀严重

油井产液中含有一定量的砂子，在流速小的时候，由于重力作用，砂子沉积在管线的底部，随着流体的流动，冲刷管线底部，管线出现沟槽，管壁变薄。

三、管线防腐蚀采取的对策

1.已投产管线，做药剂选型评价，合理加药

缓蚀剂是一种少量加入腐蚀介质中就能大大减少金属腐蚀的化学剂。缓蚀剂在金属表面形成一层保护膜，把金属表面与水隔开，起到保护作用。在投加缓蚀剂方面，建议采用自动连续加药方式，通过现场实验，连续加药与周期加药相比，腐蚀速率下降16.8%。

2.针对不同情况，选用不同管材

临盘油区受地质构造复杂，地层水矿化度差异大、地理环境相差较大等因素的影响，在设计管线时应综合考虑不同条件选用不同管材。

（1）对于油层埋深较深、矿化度较高、地理环境较好的区块，选用非金属管线，主要应用于沙二下、沙三下和沙四油藏，其地层水矿化度一般在22000-60000mg/l。

（2）对于油层埋深较深、矿化度较高、地理环境较差的区块，选用金属管线加内防腐措施。

（3）对于油层埋深较浅、矿化度较低的区块，选用金属管线。主要应用于馆陶、东营和沙二段油藏,其地层水矿化度一般小于22000mg/l，流体腐蚀较轻。

3.设计管线时考虑合理流速

管线内流体的流态可根据雷诺数（Re）进行判别，雷诺数是指流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比。一般管道雷诺数Re＜2000为层流状态，Re＞4000为紊流状态，Re＝2000～4000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律、流速的分布等都是不同的，因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。

不同管径流态由层流转为紊流的临界流量值

Φ159 Φ219 Φ273 Φ325 814 1221 1629 2036管线直径mm粘度流量m2/s m3/d 20×10-6 30×10-6 40×10-6 50×10-6 407 611 814 1018 543 814 1085 1375 678 1018 1357 1696

当管线内流体的流态为紊流时，油气水砂充分混合，不分层，水、砂对管线的腐蚀是均匀的，管线不易形成沟槽和点蚀。

4.应用混输泵降低管线运行压力

针对已投用的混输管线，选用与之匹配的混输泵，可有效降低管线的运行压力，延长管线的使用周期。

结论

通过对管线发生腐蚀的原因进行分析，结合现场的实际情况，确定了在临盘油区内导致混输管线发生腐蚀的主因所在，并找出相应的防腐对策，通过在现场的实施情况，有效地缓解了厂区内管线的腐蚀速度。

1.混输管线腐蚀穿孔的主要原因是污水矿化度高，硫酸盐还原菌超标，含有CO2及砂体所致。

2.将投加缓蚀剂作为一种工艺简单、成本低廉、实用性强的管线防腐技术。

3.设计管线时选择合适的管径及流速，降低管线腐蚀发生机率。

4.合理匹配混输泵，降低管线输送压力，延长管线使用寿命。

[1]石仁委 油气管道防腐蚀工程 中国石化出版 2008.

[2]柳金海 管道防腐蚀工程便携手册 机械工业出版社2008．

[3]秦国治管道防腐蚀技术规范化学工业出版社 2010.

[4]陈堃 石油管道的腐蚀与防护 中国石化出版 2009.