阴极保护技术在延长油田陕北地区注水钢管线内部防腐蚀作用研究.pdf

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1、阴极保护技术在延长油田陕北地区注水钢管线内部防腐蚀作用研究胡凯(西安石油大学，陕西西安710065)(陕西延长石油集团管道运输公司第五分公司西安输油末站，陕西西安710600)摘要：延长油田股份有限公司截至目前已经钻35(1()口井，建成油厂23个，注水站3{)9座，注水井231)2口，注水管线总长度为4()Il多千米．通过注水充分地补充了地层自身能量，提高了原油产量及采收率，为当地原油的正常生产做出了极大的贡献：根据近几年的研究发现，延长油田陕北地区的水质普遍呈现矿化度高，ph值偏碱性，油田注水管线的腐蚀状

2、况极为严重：针对延长油田陕北地区注水钢管线内部腐蚀的问题，认识腐蚀发生的原因，并有针对性的进行治理，进行了此次研究．关键词：注水刚管线；陕北地区；腐蚀机理；研究延长油田属于中国第四大石油公司，注水可以充分的补充地层自身能量，提高原油产量及其采收率，为原油的正常生产作出极大的贡献，钢管线内部腐蚀问题严重影响了注水管道系统安全性及其使用寿命的最关键的因素之一。延长油田陕北地区注水管道在投产两年之内发生腐蚀穿孔的情况非常的普遍，继而造成水资源的泄露损失，以及由维修带来的财力、物人力上的损失，同时因腐蚀问题会引起各种

3、的安全隐患。1陕北地区水质特点陕北地区中生代陆相盆地内分布较稳定的孔隙裂隙层间水。该盆地由东向西依次出露三叠系，侏罗系和白垩系，构成一个向西缓倾的自流水斜地。地下水赋存于砂页岩裂隙、孔隙中，具多层含水结构，一般来说，富水性较弱甚至贫水。有开采意义的含水层是延安到南泥湾一带侏罗系中统延安组宝塔山段中粗粒厚层砂岩和榆林、横山、志丹、旬邑以西地区的自垩系下统志丹群洛河组大交错层理的中粗粒砂岩。碎屑岩类孔隙裂隙水水化学特征较复杂，总的说，在排泄基准面以下、150米深度以上的强循环带内，水质良好，为重碳酸型水，矿化度一

4、般小于O．5克／升，局部河谷区出现氯化物硫酸型、矿化度5—30克／升的高矿化水，150米以下的弱循环带水质差。在神木一带侏罗纪煤系地层中还分布有油田型水，硫酸根离子含量很低(2，2毫克当量％)，为还原环境，矿化度高达80．38克／升，且含有较高的氟、溴、碘组分。2钢管线的特点及防腐蚀的重要意义自然界当中，大多数金属是以化合状态存在的。通过炼制，被赋予能量，才从离子状态转变成原子状态。然而，回归自然状态是金属固有本性。我们把金属与周围的电解质发生反应、从原子变成离子的过程称为腐蚀。金属材料的腐蚀现象广泛的存在于

5、工业的生产、运输、贮存和使用的过程以及生产和生活等几乎所有领域，尤其是油田生产和石油化工等领域，问题更为突出。钢材料的腐蚀所造成的损失是巨大的，直接损失是造成钢材料的大量损耗，从而造成经济损失。钢管线内壁与输送介质直接接触，且很多输送介质中包含有很多的腐蚀性杂质，如高矿化度的水，溶解氧，二氧化碳，硫化氢，硫酸盐还原菌和氯离子等，在温度，压力，流速和交变应力等因素的复合作用下，会使管线内壁腐蚀家中。并且，钢管线内壁腐蚀比管外腐蚀的比例远远要高。3钢管线腐蚀的内外因3．1钢管线的应力腐蚀行为应力腐蚀开裂是管线钢在

6、应力和腐蚀介质共同作用下产生的一种破坏形式，国内外学者对硫化物的应力腐蚀行为作出了大量的研究。3．2溶解氧造成的管道内腐蚀一些间歇注水井或者注水管线，在注入的水质中溶解有大量的氧，从而使得管线输送介质内部含有大量溶解的活性氧，在这种情况下，管线将产生溶解氧腐蚀或氧浓差腐蚀。一般注入水喝扫线用水的溶解氧含量都比较高，所以进入管线后容易造成管线的加速腐蚀。3．3含硫或硫化物环境下管线钢的腐蚀行为有学者研究认为，当溶液中含硫或者硫化物的量述大时，管线钢容易遭受腐蚀的可能性越大。钢管线在含硫量不同的环境中，具有不同的

7、腐蚀规律。3．4二氧化碳对油气管线钢内腐蚀行为的影响二氧化碳腐蚀是由于管线钢表面腐蚀产物碳酸铁和结垢产物碳酸钙形成的产物膜，与管线钢的材料之间形成了电偶腐蚀，进而形成了环状腐蚀或者点蚀。钢管线二氧化碳腐蚀的影响因素包括二氧化碳的分压、介质的温度、腐蚀介质的流相、酸碱度等。油管内的二氧化碳腐蚀机理比较复杂，在不同流相下表现出不同的腐蚀机理和放映特点。单向流，出现一溶解一物质传递一电化学反应四个过程。多相流中的多相流扩散过程为控制反应的主要步骤。3．5二氧化碳和硫化物共同条件下的腐蚀作用当前，二氧化碳和硫化物二者

8、单独作用下的内腐蚀与防范技术研究比较多。有大部分的学者认为，硫化氢分压较小时，以二氧化碳的腐蚀为主，腐蚀速率与碳酸铁膜的保护性有关系，与硫化氢基本无关，硫化氢分压较大时，以硫化氢为主，金属表面优先生成硫化铁，阻碍了碳酸铁膜的生成，材料的腐蚀最终由碳酸铁膜和硫化铁膜的温度性来决定。4延长油田陕北地区注水钢管线的腐蚀机理根据相关学者的研究，延长陕北地区管线钢的腐蚀机理可总结为以下几点：(1)延长油田陕北