海拉尔油田注水系统的腐蚀控制

　大庆油田工程有限公司

海拉尔油田注水系统的腐蚀控制

贾庆郑润芬刘威大庆油田工程有限公司

海拉尔油田注水管道内腐蚀严重，针对含防膨剂的清水系统研制出除氧型缓蚀剂，针对高含硫化物的污水系统研制出杀菌型缓蚀剂，并在现场试验装置上对药剂的配方和加药量进行优化。在德二联注水站开展缓蚀剂的工业性现场试验，清水系统腐蚀速率由0.972mm/a降至0.067mm/a，污水系统腐蚀速率由0.282mm/a降至0.019mm/a，有效地控制了海拉尔油田注水系统的腐蚀。

海拉尔油田；注水管道；内腐蚀；腐蚀速率；缓蚀剂；试验

海拉尔油田为低渗透水敏性油藏，为防止黏土膨胀堵塞地层，在注水过程中需要添加防膨剂，以避免地面系统注水管线、阀门等腐蚀、穿孔频繁，给油藏注水造成不利的影响[1]。在输送介质中添加化学剂是针对已建系统的主要防腐措施，选取腐蚀严重并具有代表性的海拉尔贝28作业区德二联注水系统为研究对象，对不同处理工艺段的水质进行试验和分析，确定了清水系统腐蚀的主要影响因素是溶解氧、氯离子、铵根离子，污水系统腐蚀的主要影响因素是细菌、硫化物[2]，室内针对腐蚀主要影响因素开展药剂筛选复配试验，经过现场小试和工业化现场应用试验，研究出适合海拉尔油田水敏性油藏注水系统的化学法腐蚀控制技术。

1　现场腐蚀测试

德二联水处理系统分清水（地下水）系统和污水系统，清水处理后回注到兴安岭油层，为防止水敏性油藏黏土膨胀堵塞地层，回注清水中添加1.3%以NH4Cl为主要成分的防膨剂，注入量为0.96×103～1.2×103m3/d；污水处理后回注到布达特油层，回注水中不添加防膨剂，注入量为1.44× 103～1.68×103m3/d。每年5～9月还有一部分压裂返排液经处理后进入清水污水系统，掺入量为144～336m3/d。现场调查表明，德二联站内注水管道频繁穿孔，运行8年中管道更换过3次，穿孔部位多发生在焊缝附近。

对德二联回注水水质进行分析化验得出，添加防膨剂的清水氯离子含量高达9847mg/L，溶解氧1.37mg/L；污水中硫化物含量高达25.34mg/L，硫酸盐还原菌含量0.7×105mL-1，溶解氧0.28mg/L。由此得出清水注入系统中，溶解氧的阴极去极化作用、防膨剂中Cl-的自催化酸化效应和NH4+的络合作用，相互联合，共同促进，加大了水质腐蚀性；污水回注系统中，在厌氧条件下，硫酸盐还原菌将污水中的硫酸盐还原成硫化氢，导致水腐蚀性增强。

为了研究不同水质的腐蚀性以及管道焊缝的腐蚀情况，加工挂片筒，分别从清水、污水注水泵前的过滤器位置将挂片筒置入管道内，挂片筒上挂置常规试片和特制的焊接试片，试片材质选择与管道相同的20#碳钢，测试介质为清水、污水以及掺有压裂返排液时的腐蚀情况[3]。因每年压裂返排液回注时间为5个月，对腐蚀速率进行加权平均，试验结果见表1。由表1可知，含防膨剂的清水腐蚀速率高达0.842mm/a，污水腐蚀速率为0.316mm/a；压裂返排液进入系统后，增加了清水、污水的腐蚀性，腐蚀速率均增加0.20mm/a左右；清水系统焊接试片测得的腐蚀速率要高于常规试片0.210mm/a，污水系统仅增加0.049mm/a，可以看出清水系统试片的焊缝处腐蚀明显，而污水对焊缝的腐蚀不明显，说明含有防膨剂的清水对焊缝的腐蚀速率要远高于污水。

表1　现场腐蚀情况测试结果

从试片腐蚀形貌上看，含有防膨剂的清水、污水对试片都产生了坑蚀，对试片表面的腐蚀产物进行能谱分析，无返排液时期，清水系统中腐蚀产物的主要元素有Fe、O、C，污水系统中腐蚀产物比清水多了S元素，表明污水系统中的腐蚀是由硫酸盐还原菌造成的。

2　缓蚀剂的研制及应用

针对清水系统中溶解氧和氯离子造成的腐蚀，室内研究出除氧型缓蚀剂配方CI-1007，其中缓蚀组分与除氧组分比为5∶3。采用高压釜静态挂片法对研制的除氧型缓蚀剂进行效果评价，试验介质为现场注入水。通过氮气吹扫使试验介质中的溶解氧含量达到现场的1.37mg/L，试验周期为28d，加药量120mg/L，试验结果见表2。除氧型缓蚀剂配方具有加药量低，缓蚀效果好的优点。

表2　除氧型缓蚀剂室内静态试验

针对污水系统由细菌和硫化物造成的腐蚀，室内研制杀菌型缓蚀剂，并采用德二联现场安装的防腐措施评价装置[4]对药剂配方和加药量进行优化，确定杀菌型缓蚀剂中杀菌组分和缓蚀组分比例为1∶1，最佳加药量100mg/L时，腐蚀速率可由加药前的0.165mm/a降到0.016mm/a。

在小型试验的基础上，2013年9月在德二联注水系统开展工业性试验，在清水注水泵前和污水注水泵前分别安装20#碳钢的常规试片和焊接试片，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，监测结果见图1、图2和表3。由表3可知，清水系统投加除氧型缓蚀剂后，系统腐蚀速率从0.972mm/a降至0.067mm/a，缓蚀率为93.1%，药剂成本为1.32元/m3。污水系统投加杀菌型缓蚀剂后，腐蚀速率从0.282mm/a降至0.019mm/a，缓蚀率为93.3%，药剂成本为1.75元/m3。

表3　工业性现场试验结果

图1　清水系统焊接挂片加药前后对比

图2　污水系统焊接挂片加药前后对比

3　结论

（1）海拉尔油田德二联注水系统腐蚀原因：清水系统中溶解氧的阴极去极化作用、防膨剂中Cl-的自催化酸化效应和NH4+的络合作用，相互促进，加大了水质腐蚀性；污水回注系统中，硫酸盐还原菌产生的硫化氢导致水腐蚀性增强。

（2）含有防膨剂的清水对焊缝的腐蚀速率要远高于污水，压裂返排液的存在对清水和污水水质腐蚀性均有增强作用。

（3）化学剂可以有效控制海拉尔油田水敏性油藏注水系统的腐蚀。清水系统投加除氧型缓蚀剂后系统腐蚀速率从0.972mm/a降至0.067mm/a，缓蚀率为93.1%；污水系统投加杀菌型缓蚀剂后，腐蚀速率从 0.282mm/a降至 0.019mm/a，缓蚀率为93.3%。

[1]孙彦吉．海拉尔油田注水管道内腐蚀原因分析及对策[J]．腐蚀与防护，2013（2）：180-182.

[2]刘威，郑润芬，智春生．呼伦贝尔油田注水系统腐蚀机理[J]．油气田地面工程，2015，34（9）：23-24.

[3]孟祥刚．腐蚀监测技术中监测点设置原则[J]．油气田地面工程，2013，32（3）：98.

[4]贾庆．注水管道防腐措施评价装置的研制与应用[J]．油气田地面工程，2015，34（9）：109-111.

（0459）5903786、jiaqing@petrochina.com.cn

（栏目主持焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.030

贾庆：高级工程师，1988年毕业于大庆石油学院油田应用化学专业，现任大庆油田工程有限公司化学工程部主任工程师，主要从事油田防腐、防垢技术研究。

2015-12-28