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            油田注水井腐蝕原因淺析

            發布日期:2019-08-22

                  油田中的腐蝕現象不僅非常普遍,而且作為油田三大公害之一,對于油田綜合效益的提高具有十分消極的影響。在油田的各種設施中,注水井的存在對于油田的穩定和高效生產具有十分重要的意義。這些注水井的組成部分,特別是井下管道,不僅面臨著包括土壤、原油、大氣等在內的各種腐蝕介質的損害,還長期與水,尤其是富含各種雜質的油田污水接觸,從而面臨更多的腐蝕威脅。下列因素對注水井管道的損害尤其嚴重。 
                首先,注水井的注入水中通常含有一定量的氯化物和硫酸鹽,這些鹽類對于管道均有不同程度的腐蝕作用,而且這些物質腐蝕金屬管道后的產物主要是可溶物,因此對于后續的腐蝕沒有任何的屏蔽作用。不僅如此,氯離子等活性離子還可以破壞管道表面上已有的鈍化膜或其它保護膜。這樣,被破壞的部分就成為原電池反應的陽極,而未被破壞的部分就成為陰極。這種電池反應的結果就是在已經腐蝕的地方腐蝕更為劇烈,產生所謂的點蝕,最終導致局部的穿孔。由于這種類型的腐蝕使得大量的注水管道在達到設計壽命之前就被迫報廢,因此備受關注。 
                
                注入水中溶解氣體導致的化學腐蝕也相當引人矚目。在油田中,將含油污水送入注水系統是非常普遍的做法。但是含油污水中含有溶解氧、硫化氫或二氧化碳等腐蝕氣體,在條件適合的情況下,很容易對注水系統的鋼管及設施產生腐蝕。例如二氧化碳的存在會使污水的pH值產生明顯的下降,使系統的酸性腐蝕更為顯著。水中有了大量的二氧化碳,導致大量氫離子產生,而鋼材中的鐵在這種環境中被大量侵蝕。鐵原子作為電化學腐蝕的陽極,失去自己的部分電子,成為可溶性的鐵離子,進入溶液中,而氫離子得到電子,結合成為氫氣,這樣只要水中含有充足的二氧化碳氣體,鋼材就容易被源源不斷地腐蝕,注水管道因此逐漸失去自己的作用。 
                
                在許多情況下,氧氣溶于水中,能夠使鋼材在室溫的情況下被腐蝕的速度提高10倍以上,雖然隨著時間的推移,腐蝕速度會逐漸下降到一個穩定值,但是這個值仍然是純水中腐蝕速度的兩倍以上。所以油田污水在注入注水井的過程中溶入氧氣將會在很大程度上破壞管道的基體,縮短注水管道的壽命。 
                
                當氧氣和二氧化碳同時存在于油田污水中時。一方面溶解氧促進了電化學腐蝕的發生,侵蝕管道表面,另一方面,二氧化碳存在所導致的酸性環境將會破壞管道表面可能出現的保護層。兩方面共同作用的結果就是注水管道很快腐蝕但是又很難發現腐蝕的產物。 
                
                值得注意的是,含硫油田中的污水含有大量的硫化氫,這種條件下會產生新的腐蝕。一方面,類似于二氧化碳,硫化氫的存在有利于氫離子去極化腐蝕反應的發生,導致注水管道表面的鐵等金屬成分作為反應的陽極而被大量地腐蝕,在通常的鹽水環境中,產生的鐵離子會與硫離子生成Fe9S8等硫化物。這種難溶性化合物會沉積在管道表面,但是其疏松的結構并不能給管道帶來很好的防護。更為致命的是,電化學腐蝕產生的氫對管道內部的滲透可以使管道變得更脆,從而產生很多肉眼難見的微裂紋;另外,硫化物的生成也容易在管道中產生導致裂紋擴展的應力,最終導致管道的破裂。所以,在含硫的注水井中,注水管道抵抗硫化氫腐蝕的性能顯得十分重要。 
                
                在許多注水井中,在初始的注入水中并沒有硫化氫的蹤跡,但因為硫酸鹽還原菌(通常用SRB表示)的存在,仍然有十分典型的硫化氫腐蝕現象出現。這類細菌有很多種,生存的范圍也比較廣,常見的幾種是在溫度為30℃-35℃,PH值為5.5-9.0左右的環境中活動。實際觀察發現,在注水井中,通常是在地下500米以上,油套管之間的近死水環境中SRB非?;钴S。這種細菌不僅可以還原硫酸鹽產生硫化氫,使水中的硫化氫含量提高,令水質惡化變為“黑水”,而且可以在水中產生FeS等物質堵塞和破壞管道,從而對注水管道產生綜合性的破壞。因此,抑制SRB的繁殖也成了注水井防腐蝕的一個重要環節。 
                
                綜上所述,油田注水井中的腐蝕因素眾多,對注水管道的防護需要詳細分析各種因素的本身特點和綜合效應并采取相應的措施才能達到較好的效果。目前國內的許多科研機構及油田服務商都致力于推出油田注水管防腐的新技術和新產品,例如北京安東奧爾工程技術有限責任公司新材料技術分公司新近推出的納米涂料油管,對注水井油管的防腐蝕和防垢有明顯的效果。相信在不久的將來,隨著這些產品和技術的推廣,我國油田整體的防腐水平將會有較大程度的提高。
                
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