油田管道腐蚀原因分析及防腐措施探讨

刘畅游

（大庆油田创业集团华谊建筑安装分公司，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

现阶段我国老油气田多进入开发中后期，大部分油气井开采时间较长，油气集输系统设备老化严重。管道作为油田重要的地面设备问题尤为突出，管道腐蚀问题日益严重，影响了油水井正常生产，给油田造成较大的经济损失[1]。统计表明，国内油气田发生的管道事故中，很大一部分是由于管道腐蚀造成的，不仅影响油田正常生产，还埋下安全隐患，造成环境污染。因此，加强对油田管道腐蚀原因分析，采取相应的防腐措施，改善管道腐蚀状况，提升管道使用寿命，对于保障油气田可持续发展具有重大意义。

1 油田管道腐蚀造成的危害

随着我国经济快速发展，油气管道建设长度日益增加，管道结构各式各样，这些油气管道大多敷设在地下，穿过广袤的地区，途经各种复杂地形，气候环境差别大，有干旱环境，有潮湿的环境，土壤性质差别也较大，管道中输送的介质性质差别较大。管道受到外部土壤性质影响、地层水中电解质影响遭受腐蚀，在管道内部，受到管输介质中的硫化氢、二氧化碳、及油气水等都会对管道内壁造成腐蚀，导致管道发生穿孔、开裂、泄漏等事故，给油田造成巨大经济损失[2]。经过统计发现，造成管道事故的诱因主要有腐蚀、人为操作失误、焊缝损伤、第三方破坏等，其中管道腐蚀引起的事故占比最高，超过了三分之一。油气田由于其特殊性质，多分布在沼泽地区，这些地方多属于盐碱地带，土壤具有较强的腐蚀性。统计表明，管道腐蚀在强腐蚀性地段，腐蚀情况尤其严重。同时伴随着城镇化建设，管道腐蚀在城镇地区，工业快速发展加之环保措施不到位，工业废水随意排放，使得土壤腐蚀性明显变强，管道腐蚀状况愈发严重，管道发生穿孔、泄漏的概率大大升高。管道是油田的重要地面工程，管道腐蚀给油田造成的影响是多方面的，首先管道腐蚀引起管输介质的跑、冒、滴、漏，造成资源的浪费；其次，管输介质属于易燃易爆物质，环境危害性大，一旦出现泄漏，会造成严重的环境污染，并且有诱发火灾或爆炸的可能性，危及人身安全，造成不可估量经济损失；最后，管道腐蚀引起管道设备损毁，造成资产损失，频繁的对管道维护需要耗费较大的成本。因此，在油气田管道建设过程中，加强管道的防腐技术运用，将管道腐蚀降至最低，对于保障油田生产具有重要意义。

2 油田管道腐蚀原因分析

2.1 土壤腐蚀

油田管道多埋藏于地底下，与土壤接触，由于土壤中含有多种物质，土壤颗粒之间既有空气，还有地下水，地下水中含有电解质，对管道造成微电池腐蚀和宏电池腐蚀。其中，微电池腐蚀距离较近，腐蚀较为均匀，腐蚀速度不受土壤性质影响，对埋地管道的腐蚀性相对较小。宏电池腐蚀是由于土壤及地层水在管道附近形成阳极区或阴极区，距离可达几厘米或者几米，构成宏电池，对管道造成局部腐蚀，由于阴极区与阳极区相距较远，腐蚀的速度与土壤电阻率有关，土壤电阻率越大，腐蚀速度越慢。宏电池通常对管道造成腐蚀穿孔或斑块状腐蚀，对管道危害性较大。土壤腐蚀主要与土壤性质如电阻率、pH值、含水率、土壤孔隙度、地层水含盐量等有关。

2.2 地层采出液对管道的腐蚀

油井采出液中不仅含有石油，还含有大量的地层水，地层水中含有大量的杂质，对管道会造成严重的腐蚀。由于地层水中含有各种溶解盐，以氯化物为主，其次地层水中含有大量的二氧化碳、氧气、硫化氢等气体，会对管道造成严重腐蚀。

（1）二氧化碳腐蚀。当地层水中溶解氧浓度较低时，腐蚀速度较慢，当溶解氧达到饱和时，对管道的腐蚀速率大大加快。二氧化碳溶解在水中后会形成碳酸根离子，生成氢离子，氢离子会产生氢去极化腐蚀。二氧化碳腐蚀受到温度影响较大，当温度升高时，腐蚀速率大大加快。此外，二氧化分压也会影响腐蚀速度，随着二氧化碳分压的增大，腐蚀的速率会加快；

（2）硫化氢腐蚀。部分油气田储层中含有硫化氢，以四川天然气田为例，烃类物质在高温条件下，发生热硫酸盐还原反应，生成硫化氢、二氧化硫等气体，这些气体溶于水后，腐蚀性极强，会引起管道材料发生氢的去极化腐蚀，溶液中硫离子与铁离子结合，生成硫化亚铁，硫化亚铁不溶于水，形成黑色的悬浮物。硫化氢对管道腐蚀容易导致管道破裂。硫化氢的生成与硫酸盐还原菌关系密切，硫酸盐还原菌的存在，使得烃类物质更容易发生反应，生成硫化氢气体；

（3）地层水中溶解盐类的腐蚀。地层水中含有大量溶解盐，当溶解盐浓度增大时，腐蚀速度加快。溶解盐浓度高时，地层水中电解质含量高，导电能力强，腐蚀性大大增加。温度升高时，反应速度会明显上升，腐蚀速率会加速。灌输介质流速也会影响腐蚀速率，介质流速上升反应速度升高，到达一定程度后，流速过快腐蚀速率会降低。

3 防腐技术对策

3.1 应用防腐蚀涂层

防腐蚀涂层是一种较为常用的技术，管道内部和外部采用不同的防腐蚀涂层，管道外部防腐，多使用石油沥青、煤焦油瓷器、环氧煤沥青、双层PE、三层PE、聚乙烯胶带、聚乙烯覆盖层等；管道内部防腐一方面是将管输介质与管壁隔离，起到保护的效果。通常使用液体涂层，例如环氧液体涂料或环氧粉末等。对于遭受严重腐蚀的管道，需要采取涂敷固化法、软管翻转法等处理，将管道恢复正常，改善管道腐蚀状况。管道内部还可以使用玻璃钢衬里进行防腐。玻璃钢衬里采用玻璃布、环氧树脂、领苯二甲酸二丁酯、乙二胺等材料和物质制成，化学稳定性好，防腐效果较为理想。

3.2 应用阴极保护技术

对于埋地管道阴极保护技术是较为常见的防腐蚀技术，由于埋地管道容易受到电解质溶液的腐蚀，阴极保护技术能够降低电解质腐蚀。阴极保护技术分为牺牲阳极法和强制电流保护法。牺牲阳极法是将管道与可以提供保护电流的金属连接，降低对管道的腐蚀。强制电流保护法是将管道与外部电源负极连接，为管道提供保护，降低对管体的腐蚀速率。

3.3 缓蚀剂的应用

缓蚀剂能够有效抑制或者破坏金属腐蚀的化学过程，达到保护管道效果，其具有用量少、成本低、效率高的特点。缓蚀剂按照成分的不同分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂，根据电化学作用的不同可以分为阴极缓蚀剂、阳极缓蚀剂和混合型缓蚀剂。在一些情况下使用缓蚀剂，能够以较低的成本提升管道使用寿命，达到理想的防腐蚀效果。