石油生产中腐蚀的原因及缓蚀剂的应用

于国栋 杨梅(天津市滨海新区大港油田第三采油厂,天津 300280)

随着社会的进步和经济的发展，石油对于国家工业的发展越来越重要，人们对石油的需求量越来越大。正因如此，油田的开采量也不断增加。在开采过程中，常有采出水产生。这些水的成分相当复杂，虽然是以水为主，但是其中还有硫化氢、二氧化碳等酸性气体。因此在运输过程中，容易对管道造成酸性腐蚀，后果极其严重。而且油井越深，采出水的成分以及环境因素就越复杂，若不采取一套可行的防腐措施，腐蚀造成的影响将会更加严重。在近几年的石油开发过程中，缓蚀剂的运用使腐蚀情况大大降低；更因其具有便利性、高效性、低成本性等突出优点，使其受到人们的重视并快速发展，成为现阶段石油工业中防腐蚀的主要工具，对整个生产过程具有十分重要的意义。

1 石油工业中常见的腐蚀

在石油工业中，腐蚀的部位有很多，其中能造成主要影响的有以下几个方面：

1.1 集输系统的腐蚀

在集输过程中，由于原油中的采出水含有氧气、二氧化碳、硫化氢以及硫酸盐等物质，同时也含有大量微生物。这些成分的综合作用下，使得集输管线内部更容易出现电化学腐蚀，而且管道输送过程中速度越慢，腐蚀越严重。另外，由于原油的燃烧产物是SO2和SO3，二者与水蒸气反应后生成H2SO3和H2SO4，这些成分又进一步使加热炉受到腐蚀，后果十分严重。

1.2 钻井系统的腐蚀

在油田开发过程中，钻井设备腐蚀无处不在。在开采过程中，对腐蚀造成主要影响的是所开采的地层流体中的成分。由于氧气溶于钻井液中使得开采过程中钻井设备易与氧气发生反应；同时由于钻井液中硫化细菌等微生物的存在，使得在开采过程中产生硫化氢气体，溶于水后生成硫酸和亚硫酸；CO2的影响依然无法忽视。这些都导致了钻井设备在开采过程中对电化学腐蚀现象。

同时，由于开采过程中，钻压、泵压等都会产生极高的应力，由此会产生应力腐蚀。在应力腐蚀和电化学腐蚀的双重作用下，使得钻井内部钻杆腐蚀加剧，影响很大。

2 腐蚀的主要类型

在石油生产过程中，腐蚀的产生是受到多方面因素影响的。其中主要有以下几种类型：

2.1 电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属和电解质接触，组成两个电极，进而组成腐蚀原电池。在石油工业中，金属具有种类不同、内应力有差别以及表面光洁度存在差异外，采出水作为电解液，成分也是多种多样。这些都为电化学腐蚀提供了良好的条件。因此，在整个过程中，金属自身形成阳极和阴极，发生电化学腐蚀。

2.2 酸性气体腐蚀

酸性气体主要包括硫化氢和二氧化碳，他们都是开采过程中的伴随产物。硫化氢溶于采出水中，生成硫酸和亚硫酸，配合溶解氧，会造成十分严重的腐蚀。另外二氧化碳作为常见的酸性气体，溶于水中生成碳酸。碳酸根与铁离子反应，形成少量松软且不致密的碳酸铁膜，这些使得电位出现电位差，造成局部腐蚀。

2.3 溶解O2腐蚀

氧腐蚀作为最常见的腐蚀，是通过水和氧气与金属发生反应，导致腐蚀的情况。由于界面处水可得到氧气补给，而下层反应却无法得到，导致氧气浓度差的形成。不同程度的氧化反应，使得钻井上下进一步形成了浓度差腐蚀。

3 缓蚀剂的应用

缓蚀剂种类多种多样，一般分为两大类：按照抑制反应机理分类以及按缓蚀剂在金属表面形成保护膜的机理分类。接下来本文将对这些缓蚀剂应用进行介绍。

3.1 有机磷酸类缓蚀剂的应用

有机膦酸类缓蚀剂的作用机理主要依靠磷酸分子中的磷酰基，它与钙镁铝铁等金属离子反应，生成难溶于水的磷酸盐，磷酸盐贴在金属表面使金属与外部环境隔离，达到防腐蚀的目的。这种缓蚀剂应用十分广泛，可用于石油生产中的开采环节，并且在其他行业中也受到欢迎。然而这类缓蚀剂虽然效果不错，淡水由于其中含有磷元素，对水源造成污染后，会引起赤潮的现象，对水源造成污染。因此如不适当使用，后果极其严重。

3.2 咪唑啉类缓蚀剂的应用

咪唑啉类缓蚀剂中含有与氮成键的支链和碳氧支链等，同时具有亲油性，易溶于油中。其中氮、氧原子容易与金属形成配位键，产生吸附性，吸附在金属的表面。吸附之后，金属电性发生改变，表面能量逐渐稳定，使得腐蚀所需要的活化能升高，从而在一定程度上抑制了腐蚀的发生。在实际使用中，咪唑啉类缓蚀剂对碳钢等金属具有很好的防腐效果，在石油生产中受到广泛的应用。

4 结语

在石油工业中，腐蚀现象常常发生，由此引发的损失和后果都十分严重。缓蚀剂的使用，大大降低了腐蚀现象造成的危害。同时在将来的发展过程中，缓蚀剂定会成为防腐的重要工具，结合现代先进的分析测试仪器和计算机以及宝贵的使用经验，得到更大的发展。

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