稠油采出水回用热采锅炉腐蚀行为和安全评价技术研究

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1、石油工业计算机应用总第65期2010年第1期25稠油采出水回用热采锅炉腐蚀行为和安全评价技术研究丁万成王卓飞汪云春白真权。(1西南石油大学石油工程学院l~Jll成都6105002新疆油田公司重油开发公司新疆克拉玛依8340003中国石油天然气集团公司管材研究所陕西西安710065)摘要通过采用高温高压模拟试验对注汽系统在回用稠油采出水后的腐蚀行为进行研究表明，炉管在回用污水中主要以均匀腐蚀为主，动态腐蚀速率在0．1385～0．2137mm／a之间。应用压力管道安全评价软件TGRC—ARSP和剩余寿命预测理论，给出了炉管的剩余承载能力，含缺陷管道的临界腐

2、蚀缺陷尺寸和在剩余安全服役时间的预测，并通过现场炉管解剖和实物静水压试验和有限元分析对评价方法进行了验证。关键词炉管；稠油采出水；腐蚀行为；寿命预测措施和为安全评价提供基础数据。0引言1．1．1试验设备及试样处理方法试验材料为现场所取锅炉管和注汽管线材料，经新疆油田公司六九区稠油主要采用注蒸汽方式开测试符合20G材料化学成分。所有试样均为~72mm采，日平均污水量高达3．5万立方米以上，将其做深度的1／6圆环。试验前，将试样分别用400#、600#、处理，供给热采注汽锅炉，可节约淡水资源，充分利用1000#砂纸逐级打磨以消除机加工的刀痕，此后，将稠油污

3、水的热能，实现油田污水的零排放和资源化。试样清洗、除油、冷风吹干后测量尺寸和称重。然后，由于稠油污水具有含有机物浓度高、矿化度高、氯离子将试样相互绝缘安装在特制的试样架上，放人高压釜含量高等特点，注汽锅炉在使用过程中，回用水中的内的腐蚀介质中。腐蚀介质为现场所取回用水，试验Cl一、SO卜、S2一、HC03一离子以及温度、pH值等因素装置是美国Cortest公司生产的344．4×10Pa的动都会影响到锅炉的腐蚀和结垢，为锅炉的安全生产造态高压釜，示意图(见图1)。试验前先通人高纯氮成隐患，尤其是与腐蚀介质直接接触的锅炉管，更易产】Oh生结垢、腐蚀鼓包穿孔

4、等恶性事故¨卜]。因此，对稠油采出水回用高压注汽锅炉腐蚀行为进行研究．以采取必要的处理措施来防止此类问题的发生，对确保注汽锅炉系统的安全经济运行具有重要意义。1稠油采出水回用注汽锅炉腐蚀行为研究1．1研究方法采用现场所取水样和材料，通过高温高压模拟试验，考察稠油采出水回用锅炉对注汽系统的腐蚀影响因素，应用灰色极差法和灰色关联分析法评价回用锅圈1高温高压试验装置示意图炉介质中离子浓度和环境因素对注汽系统的腐蚀程除氧。然后装样密封，继续通入高纯氮2h除氧。然后度；通过高温高压模拟试验和电化学实验方法。以及升温，试验完毕后样品脱水后试样经热风吹干，用FR腐蚀

5、和结垢产物的宏微观分析测试等手段．认识回用一300MKII电子天平(精度1mg)称重并计算其失重水对注汽系统的腐蚀结垢机理与规律，以便采取应对腐蚀速率。第一作者简介丁JTJ~(197t一)．高级：L程师，1995年毕业于中吲石油大学热I‘专业．现主要从事腐蚀防护及节能技术研究26ComputerApplicationsofPetroleum2010，Total65No．11．1．2表面腐蚀产物和结垢的分析方法由于极差法分析较粗略，且偶然性较大，因此采试验结束后，采用X射线衍射法(xRD)研究腐用灰色关联分析法3E进行进一步的比较和分析。蚀产物结构。同时

6、，为进一步了解表面膜的情况，特(表3)给出了不同因素与炉管钢腐蚀速率关联度的别是断面的微区的情况，用JSM一5800型扫描电镜计算结果。(sEM)观察试样的表面腐蚀形貌。采用交流阻抗谱表3不同因素与炉管钢腐蚀速率的灰关联度(EIS)法研究表面膜对电化学腐蚀影响。环境因素介质浓度因素日囊强度压力流建pH值CrHCO,一SO,一—SCa'Md‘Fe'1．1．3平均腐蚀速率的计算方法及有关标准规定灰关联度0．6030．3750．6460．8090．7020．64402O10．21601330．135O．I32用失重法计算平均腐蚀速率，CR=9360G／S(m

7、m／a)。通过极差法及灰关联分析法可以得出，不同因素其中：G为试样的失重；S为试样面积，mm；CR对炉管钢和注汽管钢的腐蚀速率作用程度由大到小为平均腐蚀速率，mm／a。顺序依次是：pH值、流速、温度、压力和Cr、对于腐蚀程度的认识则依赖于NACERP一HCO3一、SO4卜、s2～、SiO2、Ca抖、M、Fe3。各种0775—91标准的规定(表1)。影响因素的作用规律为：增加炉管钢的腐蚀速率的因表1NACERP—O775—91标准对腐蚀程度的规定素主要有C1一、HCO。一等；降低炉管钢的腐蚀速率的分类轻度腐蚀中度腐蚀严重腐蚀极严重腐蚀因素有Fe3、pH值

8、、Ca2、M；随着溶液中Ca2、均匀腐蚀速率<0(ram／a)．0250．025～0．i250