张港油田管网腐蚀机理及防治对策

邓寺红

（中国石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北 潜江433123）

张港油田位于江汉盆地潜江凹陷张黄单斜带，为一西倾单斜构造，构造比较平缓，走向接近南北向，油藏西面受构造控制，低部位为水，向东岩性上倾尖灭。油藏深度1 543.8～1 617.8米，含油层位潜42油组，由于盐湖沉积，采出水矿化度高一般在250 000 mg／L左右。

1 张港油田管网腐蚀机理研究

油田生产过程中，采出液是对金属设备设施腐蚀的主要源头之一。油井采出液中含有溶解盐类对金属腐蚀有很大的影响，最常见的还有水中溶解的氧气、二氧化碳以及硫化氢气体，其次，油田水中存在的硫酸盐还原菌等微生物也会对金属产生严重腐蚀。尤其是在水处理和注水过程中，硫化物、细菌超标，造成钢材腐蚀加剧。

1.1 张港油田腐蚀原因分析

1.1.1 原油集输处理系统

通过调查发现，张港油田井下管杆腐蚀轻微，而地面集输管网与处理设备腐蚀严重。分析认为主要是硫化氢腐蚀，硫化氢主要是SRB还原系统污水中SO42－形成。张港地层不具备SRB繁殖的适宜条件，井口产出水SRB含量很低。黄36斜 －8井口采出水分析：SRB含量仅2.5个／ml。主要原因为张港油田油藏埋藏的较深（1 500 m～1 600 m），地层温度高，不适宜SRB存活。但在原油集输处理系统中，SRB大量繁殖生长（见表1）。

表1 黄36斜－8产出水细菌含量测定数据表

随着H2S含量增加，集输管线的腐蚀率明显增大（见图1）。

图1 张港油田产出污水中硫化氢对腐蚀的影响预测曲线

1.1.2 注水系统

张港油田注水水源是清水。虽然从站内检测SRB是合格的，但从注水井井口取样分析：SRB含量达到70个／ml，说明SRB在管线中有繁殖滋生现象，注入井筒水SRB超标（见表2）。

表2 张港注水系统沿程水中细菌含量表

1.2 腐蚀影响因素研究

1.2.1 温度和压力

通过模拟计算了采出水温度在20℃ ～100℃ 范围内腐蚀率的变化情况，一是压力的这种微小变化对腐蚀不产生影响；二是温度对腐蚀的影响非常敏感，特别是50℃ 以后腐蚀速率急剧加快，在80℃ 左右时达到最高值，温度超过90℃，腐蚀率迅速下降（见图2、图3）。张港油田系统运行温度在35℃ ～60℃ 之间，因此温度对腐蚀的影响非常明显。

1.2.2 p H 值

对于H2S水溶液的PH值在6时是一个临界值，当PH值小于6时钢材的腐蚀速率高，腐蚀液成黑色且浑浊；而Cl－和CO2的存在又可加剧H2S的腐蚀。当PH值小于7.0时，腐蚀速率明显加快；p H值大于7.0时，腐蚀速率明显减小并趋于稳定（见图4）。张港、代河污水PH值在6.8～7.0之间，因此PH值对腐蚀的影响较小。

图4 张港油田采出污水PH值对腐蚀的影响

1.2.3 二氧化碳

研究发现张港油田采出污水随着CO2含量的增加腐蚀速率直线上升（见图5）。

图5 张港油田采出污水CO2含量对腐蚀的影响

2 张港油田防腐对策研究

2.1 原油集输与处理系统

从上文分析来看，张港油田采出污水腐蚀的主要原因是H2S和硫酸盐还原菌（SRB）。针对H2S和SRB，参考目前国内防腐蚀技术的发展和应用情况，综合考虑，地面集输系统采用投加防腐、杀菌药剂，并结合特殊管材进行防腐。

2.1.1 杀菌剂评价

缓蚀剂评价依据行业标准SY／T 5890，通过测试加杀菌剂前后水样中细菌的含量，来计算杀菌剂的杀菌率。代河站及张港站采用 HC－407杀菌剂和KD－S06杀菌剂均有较好的杀菌效果（见表3）。综合考虑杀菌效果和药剂通用性，采取在张港和代河站投加HC－407的方案。

表3 张港站杀菌剂评价实验数据表

2.1.2 缓蚀剂评价

缓蚀剂评价依据的是行业标准SY／T 5273油田采出水用缓蚀剂性能评价方法－－静态挂片法。经多次筛选，代河采用KD－H03缓蚀剂，张港站采用SB9806缓蚀剂可获得较好防腐效果（见表4）。

表4 张港站缓蚀剂评价实验数据表

2.1.3 药剂投加方案

张港站每日在加药点投加杀菌剂 HC 407，100 mg／L，缓蚀剂SB 9806，50 mg／L（见图6）。

图6 张港站药剂投加工艺流程

2.2 注水系统

注水系统腐蚀率超标的主要原因是细菌对药剂产生抗药性，根据药剂评价结果，将杀菌剂由SS313＋1427调整为 HC407，投加浓度100 mg／L。实施后，张港站污水SRB含量和平均腐蚀率有明显下降，SRB含量由250个／ml下降到4.5个／ml，输油泵出口腐蚀率由0.1467 mm／a下降到0.045 mm／a。注水系统水质达标率大幅提高，FB、TGB两项指标均达到要求，平均腐蚀率由0.193 2 mm／a下降到0.052 mm／a。

3 结论和建议

1）张港油田腐蚀的主要原因是硫化氢腐蚀，硫化氢主要产生于硫酸盐还原菌还原污水中硫酸根离子；系统温度的升高、PH值的降低加剧系统的腐蚀。

2）投加防腐药剂是解决张港腐蚀的有效方法，通过评价选用的杀菌剂和缓蚀剂，可达到系统防腐和节约成本的目的。

3）在地面集输管线设施更新改造时可以考虑采用防腐的复合管材。

［1］罗英俊，万仁溥.采油技术手册（第三版）（下册）［M］.北京：石油工业出版社，2012：1334.

［2］李建海，李中和.油田污水处理水质影响因素与改善措施［J］.油气田环境保护，2012（05）：55－59.