6第六章聚合物驱油地面系统腐蚀与防护技术p8

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1、第六章聚合物驱油地面系统腐蚀与防护技术第一节概述通过向油层注入化学剂、热介质或能与原油混渗的流体，改变油层中的原油物性并提高油层压力，从而提高油田最终采收率的开采方法称为三次采油，也称强化采油（enhancedoilrecovery，缩写为EOR）。三次采油技术主要有化学驱采油技术、热力采油技术、气体混相驱采油技术和其他采油技术[1]。利用注入油层的化学剂改善地层原油—化学剂溶液—岩石之间的物化特性，从而提高原油采收率的驱油方法称为化学驱。化学驱主要包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱、复合驱和泡沫驱等。聚合物驱是向油层中注入一定相对分子质量的水溶性聚合物溶

2、液，以改变油水流度比、扩大波及体积的驱油方法。在油田聚合物驱油工程中，常用的聚合物有2种：一种是人工合成的聚合物，主要是聚丙烯酰胺（polyacrylamide，缩写为PAM），常用的是水解聚丙烯酰胺（hydrolization，缩写为HPAM）；另一种是天然聚合物，使用最多的是黄胞胶（黄原胶）。聚合物驱是重要的三次采油技术之一，聚合物驱成功的方案一般可提高采收率7%~15%。大庆油田1972年开始开展聚合物驱先导性试验，是国内开展聚合物驱先导性试验最早的油田之一。经过多年的科研攻关和试验探索，建成了国内规模最大的聚合物驱油地面工程系统。至2007年年底，

3、已实施工业化聚合物区块41个，开发面积366km2，共建成聚合物驱油水井10665口，建成聚合物配制站17座、注入站190座，形成了年注入聚合物干粉16×104t的聚合物配注系统。2007年注入聚合物干粉10×104t。聚合物驱产油量1149×104t，占大庆油田总产量的27.6%。聚合物驱8地面系统采用防腐措施目的有两方面：一方面是控制管道、设备及容器的内腐蚀，另一方面是防止聚合物降解。第二节聚合物母液配置及输送系统防腐技术聚合物驱提高原油采收率主要是通过增高水相黏度，改善油水流度比，扩大波及体积来达到的，聚丙烯酰胺溶液黏度随其水解度的增加而增高，因此，

4、在工业生产中，使用的聚合物是水解聚丙烯酰胺（HPAM），其水解度控制在5%~35%之间。一、聚合物母液配置及输送过程中的腐蚀特点在聚合物母液配置及输送过程中，影响聚合物溶液初始黏度的主要因素是水中的Fe2+、S2-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+和氧，影响黏度稳定性的主要因素是水中的微生物、Cu2+和氧。由于驱油剂所用的聚丙烯酰胺为阴离子型聚合物，遇到K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+等金属阳离子的存在，会引起聚合物分子降解，使得分子链断裂，从而导致聚合物的相对分子量下降，黏度降低，研究表明，1价阳离子K+和Na+的

5、降黏程度相似，而2价阳离子Ca2+、Mg2+、Fe2+的影响大约9倍于1价阳离子，Fe2+的影响最大，Ca2+次之。因此，大庆油田要求配制用水的总铁含量在0.5mg/L以下。水中的细菌虽然其本身的降解对聚合物溶液黏度的影响很小，但是细菌产物（Fe2+、S2-）对聚合物溶液黏度的影响较大，主要是因为Fe2+、S2-具有还原性，与氧的反应产物（自由基）会加快聚合物降解，导致聚合物溶液黏度降低。因此，大庆油田要求配制用水对腐生菌（TGB）和硫酸盐还原菌（SRB）的含量一般要求控制在102个/mL以下。采用电化学测试和扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射

6、线光电子能谱（XPS）等多种表面分析技术，对20#8钢在聚丙烯酰胺溶液中的腐蚀进行了系统的研究，结果表明：20#钢在聚丙烯酰胺溶液中的腐蚀为活性溶解腐蚀；浸泡后20#钢表面产生了大量的腐蚀坑和腐蚀沟，形成较厚、疏松的黄褐色腐蚀产物，腐蚀产物中Fe3O4含量43%，Fe2O3含量36%，FeOOH含量21%；腐蚀产物晶粒细化，结构趋于非晶态；20#钢的腐蚀还会引起聚丙烯酰胺的降解，降低了聚丙烯酰胺溶液的稳定性，聚丙烯酰胺的降解也会加剧20#钢在聚丙烯酰胺溶液的腐蚀性[2]。二、聚合物母液配置过程中的腐蚀控制大庆油田聚合物配置的工艺流程主要包括分散装置、熟化罐

7、、外输螺杆泵、粗过滤器和精过滤器等设备，也称“熟储合一”流程。为了控制聚合物溶液在配置过程中由于腐蚀引起的黏度损失，与聚合物溶液接触的设备（包括搅拌器等）、容器、管道、阀门、仪表等，应采用奥氏体不锈钢、玻璃钢、塑料或其他稳定的材料，不应使用不稳定金属材料，如铁、铜、铝等。若使用碳钢，须采用技术可靠及性能稳定的材料做隔离涂层使用。目前，大庆油田聚合物配置系统中的设备、容器及管道等一般都采用奥氏体不锈钢（如1Cr18Ni9Ti）做为耐蚀材质。三、聚合物母液输送过程中的腐蚀控制大庆油田聚合物母液管道输送工艺，经过优化改进，采用一管两站的输送工艺。试验研究表明，聚

8、合物配置站到注入站的母液输送管道不宜超过6km，流速以0.5m/s