注水管道防腐措施评价装置的研制与应用

贾 庆 大庆油田工程有限公司

注水管道防腐措施评价装置的研制与应用

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设计一种适合化学药剂、防腐涂层、金属材料防腐和耐蚀效果评价的试验装置，装置由2个监测单元组成，每个监测单元设有多种腐蚀测试手段，其中溶解氧测试仪用于测试除氧剂的除氧效果；氧化还原电位测试仪/pH用于测量投加化学剂前后试验介质的氧化-还原性，可以反映出试验介质的腐蚀性，用于腐蚀机理研究；腐蚀在线测试仪用于快速评价缓蚀剂、除氧剂、硫化物去除剂的缓蚀效果。装置在海拉尔油田进行现场试验，针对清水优选出除氧型缓蚀剂，针对污水优选出杀菌型缓蚀剂。装置具有与现场工艺连接方便，试验数据真实可靠，节约药剂费用等优点。试验装置还可以进行材质、涂层的优化筛选，适用于多种防腐措施的现场评价。

注水管道；防腐措施；监测单元；缓蚀剂；腐蚀速率

1 装置结构及工作原理

防腐措施评价试验装置由2个监测单元组成（DN300），每个监测单元都包含溶解氧测试仪、氧化还原电位测试仪/pH、腐蚀挂片架、腐蚀测试管（DN25）、腐蚀在线测试仪，装置采用计量泵加压以保证流量的恒定。该装置可以监测系统的腐蚀速率，筛选防腐涂料和耐蚀材质，评价缓蚀剂、除氧剂和硫化物去除剂的腐蚀控制效果。

装置工作原理：装置采用旁通的方式与现场取样口、压力表接口连接，连接方便，不影响生产。2个监测单元采用串联方式连接，以保证每个监测单元流经的介质及流量相同；在2个监测单元的连接处设有加药点，采用计量泵投加缓蚀剂、除氧剂等化学药剂，通过对比加药前后2个监测单元的腐蚀数据，评价药剂的防腐效果。

每个监测单元设有多种腐蚀测试手段，其中溶解氧测试仪用于测试除氧剂的除氧效果；氧化还原电位测试仪/pH用于测量投加化学剂前后试验介质的氧化-还原性，可以反映出试验介质的腐蚀性[1]，用于腐蚀机理研究；腐蚀挂片架夹挂不同材质试片，用于优选耐蚀材质，也可以夹挂刷制涂层的试片，用于筛选防腐涂层；腐蚀在线测试仪用于快速评价缓蚀剂、除氧剂、硫化物去除剂的缓蚀效果。

每个监测单元的出水管路连接可用于称重的腐蚀测试管，由于装置采用计量泵升压，腐蚀测试管管径较小，内部流速可以模拟现场管道的实际流速，因此可用于缓蚀剂、除氧剂的缓蚀效果评价。

2 现场试验及效果

2012年11月在海拉尔贝28区块德二联注入系统应用防腐措施评价试验装置进行了化学剂优化筛选试验。德二联站内注水管道材质为20#碳钢，注入系统分为清水系统和污水系统，分别注入不同的区块。清水来源于地下水，含氧量高达1.67 mg/L。由于地层的水敏性强，在注入清水过程中需要投加1.3%防膨剂，导致水中氯离子含量高达8 364 mg/L，使清水注入管道腐蚀穿孔[2]。污水来源于油田采出液处理后的污水以及油井酸洗压裂后的返排液，污水中硫酸盐还原菌含量为0.7×105mL-1，硫化物含量高达25.34 mg/L，污水注入管道腐蚀严重。

采用防腐措施评价试验装置分别为清水系统和污水系统筛选延缓腐蚀的化学剂。针对清水系统先用装置上的溶解氧测试仪筛选除氧剂的最佳加药量，用腐蚀在线测试仪快速筛选效果较好的缓蚀剂，最终通过挂片和腐蚀测试管评价出除氧型缓蚀剂的最佳配比及用量；针对污水系统筛选出杀菌型缓蚀剂，试验结果见表1。

表1 试验装置对注入系统化学剂现场评价结果

由表1可见，采用挂片和腐蚀测试管测得的缓蚀率相近似，但腐蚀测试管测得的腐蚀速率要高于试片的腐蚀速率，这是由于腐蚀测试管内介质流速远高于监测单元的流速，流速越高腐蚀速率越大[3]。

在防腐措施评价试验装置上筛选出适合的药剂及加药量后，于2013年7月在德二联注入系统开展工业性试验。在清水和污水注入泵前安装20#碳钢挂片，监测清水系统投加除氧型缓蚀剂前后和污水系统投加杀菌型缓蚀剂前后腐蚀速率的变化情况，监测结果见表2。

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.048