陇东油田采出水系统腐蚀及防护研究
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摘要
陇东油田属于典型的低渗透油田，采用注水开发的过程中会产生大量的采出水，将这些采出水处理后回注，既可减少环境污染，又能节约水资源，是提高油田的经济效益、保障油田可持续开发的一个重要途径。但随着采出水处理系统的运行，腐蚀对该系统的危害也日益严重，许多阀门、管线、处理设施和回注井等已多次因腐蚀而穿孔、破漏和损坏，造成很大的经济损失，情节严重的迫使采出水处理站停止运转；腐蚀问题已严重的影响了采出水处理和回注系统的正常工作，进而影响了整个油田的生产。因此探明造成油田水系统腐蚀的主要原因，针对具体问题提出适宜的防腐技术对于油田的可持续发展具有重要意义。
本文首先通过查阅资料和现场调查清楚的了解了陇东油田采出水系统的腐蚀现状，在此基础上有针对性的进行了金属腐蚀的理论探讨，主要包括金属腐蚀的电化学理论、极化现象和去极化理论以及不同因素的腐蚀机理等。
通过对陇东油田采出水水质分析，初步确定出二氧化碳、SRB、矿化度是影响腐蚀的三个主要因素，并在此基础上设计了静态和动态实验来分析这三个主要因素对腐蚀的影响程度。实验结果表明，杀菌后的油田污水对金属的腐蚀是微弱的，而SRB的存在大大加速了腐蚀过程，当SRB的含量由7.5×10~2个/ml增加到1.2×10~4个/ml时，腐蚀速率由0.0103mm/a提高到0.0908mm/a，由此可见SRB是影响该系统腐蚀的最主要因素；二氧化碳对腐蚀的影响也十分显著，当二氧化碳浓度由10mg/L提高到100mg/L时，腐蚀速率由0.116mm/a提高到0.3755mm/a，对国内外常用的De waard预测模型的验证结果显示，该模型可应用于陇东油田采出水系统进行二氧化碳腐蚀速率的预测。矿化度只研究了小于40g/L的情况，随矿化度减小，腐蚀速率逐渐下降。另外，还对其他一些影响腐蚀的因素进行了讨论。
针对影响该油田水系统的腐蚀因素，结合国内外现有的防腐技术，提出适宜于陇东油田的综合防腐方案，主要包括投加缓蚀剂、杀菌剂，去除采出水中的气体，采用阴极保护法，应用涂层和衬里技术，选择耐腐蚀材料等。
Longdong oil field belongs to low permeable reservoir and its exploitation needs injection with water, which lead to the producing of much wastewater.The reinjection of the water after treatment not only reduce environment pollution but also save valued water resources,which is an important way in raising the economic mileage and assuring the continuous exploit ion of oil field. But with the coursing of the oily wastewater reinjection system in Longdong oil field, the erosion of the system is serious increasingly. Because of corrosion, the valves,pipes,installments and reinjection well have been damaged many times,which have given rise to much economic cost and even compelled the system to stop work. Above all, the eroding problem has influenced seriously the work of the system water treatment and reinjection and impacted the production of the whole oil field. So, probing the main reason causing the eroding of water system in oil field and suggesting an appropriate technology of preservation have important sense for the continuous development of the oil field.
This article clearly grasps the corrosion actuality of the wastewater system in Longdong oil field through going over material and researching on-site. On the basis of above mentioned, some metallic corrosion theories are questioned which include theory of metallic electrochemical corrosion, polarization circumstances and depolarization theory as well as some different corrosion mechanic and soon.
Carbon dioxide, SRB and mineralization are decided three main factors in influencing corrosion through the analysis on the water quality of Longdong oil field. Static and dynamic tests are designed to analyze the influencing level on erosion of the three main factors. The result of the experiment
proves that the aseptic wastewater makes feeble erosion on metal, but the existence of SRB accelerates the erosion process, with the increase of SRB from 7.5X102个 /ml to 1.2 X 104个/ml, the corrosion rate raise to 0.0908 mm/a from 0.0103 mm/a,So SRB is the most important factor in influencing erosion of the system. The influence of carbon dioxide on erosion is also very obvious. The corrosion rate will rise to 0.3755mm/a from 0.116mm/a when the concentration of carbon dioxide rises to l00mg/L from 10 mg /L. The verified result has demonstrated that the De waard model could be used in Longdong
oil field to forcast the corrosion rate of the CO_(2) corrosion. Only under 40g/L the mineralization has been researched, with the descending of the mineralization value, the corrosion rate will also fall. Furthermore, this paper discusses some other factors in influencing erosion.
Aiming at the erosion factors influencing wastewater system of Longdong oil filed and combinating the existing anticorrosive technology o internal and foreign countries, this paper raise some comprehensive anticorrosive measures fitting in with Longdong oil field. Those measures mainly include appending corrosion inhibitor and disinfectant, excluding gases in wastewater, adopting catholic protection, applying metallic coating technology, selecting corrosion-resistant materials and so on.
本文首先通过查阅资料和现场调查清楚的了解了陇东油田采出水系统的腐蚀现状，在此基础上有针对性的进行了金属腐蚀的理论探讨，主要包括金属腐蚀的电化学理论、极化现象和去极化理论以及不同因素的腐蚀机理等。
通过对陇东油田采出水水质分析，初步确定出二氧化碳、SRB、矿化度是影响腐蚀的三个主要因素，并在此基础上设计了静态和动态实验来分析这三个主要因素对腐蚀的影响程度。实验结果表明，杀菌后的油田污水对金属的腐蚀是微弱的，而SRB的存在大大加速了腐蚀过程，当SRB的含量由7.5×10~2个/ml增加到1.2×10~4个/ml时，腐蚀速率由0.0103mm/a提高到0.0908mm/a，由此可见SRB是影响该系统腐蚀的最主要因素；二氧化碳对腐蚀的影响也十分显著，当二氧化碳浓度由10mg/L提高到100mg/L时，腐蚀速率由0.116mm/a提高到0.3755mm/a，对国内外常用的De waard预测模型的验证结果显示，该模型可应用于陇东油田采出水系统进行二氧化碳腐蚀速率的预测。矿化度只研究了小于40g/L的情况，随矿化度减小，腐蚀速率逐渐下降。另外，还对其他一些影响腐蚀的因素进行了讨论。
针对影响该油田水系统的腐蚀因素，结合国内外现有的防腐技术，提出适宜于陇东油田的综合防腐方案，主要包括投加缓蚀剂、杀菌剂，去除采出水中的气体，采用阴极保护法，应用涂层和衬里技术，选择耐腐蚀材料等。
Longdong oil field belongs to low permeable reservoir and its exploitation needs injection with water, which lead to the producing of much wastewater.The reinjection of the water after treatment not only reduce environment pollution but also save valued water resources,which is an important way in raising the economic mileage and assuring the continuous exploit ion of oil field. But with the coursing of the oily wastewater reinjection system in Longdong oil field, the erosion of the system is serious increasingly. Because of corrosion, the valves,pipes,installments and reinjection well have been damaged many times,which have given rise to much economic cost and even compelled the system to stop work. Above all, the eroding problem has influenced seriously the work of the system water treatment and reinjection and impacted the production of the whole oil field. So, probing the main reason causing the eroding of water system in oil field and suggesting an appropriate technology of preservation have important sense for the continuous development of the oil field.
This article clearly grasps the corrosion actuality of the wastewater system in Longdong oil field through going over material and researching on-site. On the basis of above mentioned, some metallic corrosion theories are questioned which include theory of metallic electrochemical corrosion, polarization circumstances and depolarization theory as well as some different corrosion mechanic and soon.
Carbon dioxide, SRB and mineralization are decided three main factors in influencing corrosion through the analysis on the water quality of Longdong oil field. Static and dynamic tests are designed to analyze the influencing level on erosion of the three main factors. The result of the experiment
proves that the aseptic wastewater makes feeble erosion on metal, but the existence of SRB accelerates the erosion process, with the increase of SRB from 7.5X102个 /ml to 1.2 X 104个/ml, the corrosion rate raise to 0.0908 mm/a from 0.0103 mm/a,So SRB is the most important factor in influencing erosion of the system. The influence of carbon dioxide on erosion is also very obvious. The corrosion rate will rise to 0.3755mm/a from 0.116mm/a when the concentration of carbon dioxide rises to l00mg/L from 10 mg /L. The verified result has demonstrated that the De waard model could be used in Longdong
oil field to forcast the corrosion rate of the CO_(2) corrosion. Only under 40g/L the mineralization has been researched, with the descending of the mineralization value, the corrosion rate will also fall. Furthermore, this paper discusses some other factors in influencing erosion.
Aiming at the erosion factors influencing wastewater system of Longdong oil filed and combinating the existing anticorrosive technology o internal and foreign countries, this paper raise some comprehensive anticorrosive measures fitting in with Longdong oil field. Those measures mainly include appending corrosion inhibitor and disinfectant, excluding gases in wastewater, adopting catholic protection, applying metallic coating technology, selecting corrosion-resistant materials and so on.
引文
[1]马岭油田注水水质研究[J]。长庆石油勘探局研究院，1992。
[2]李国鼎，石油石化工业废水治理[M]。北京：环境科学出版社，1990。
[3]张风奎，马岭油田油层普查及挖潜研究[J]。油田开发动态，1992(10)
[4]碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY5329—94)，石油天然气总公司，1994。
[5]长庆油田马岭北区改善注水水质的综合治理成果汇报，长庆油田，1987。
[6]罗聪英，采出水处理及回注工艺技术研究，采油工艺研究所二〇〇〇年度技术论文汇编[M]，2000(下)：164—168。
[7]刘永辉，张佩芬编，《金属腐蚀学原理》[M]。北京：航空工业出版社，1993。
[8]杨德钧，沈卓身主编，金属腐蚀学(第二版)[M]。冶金工业出版社1999。
[9][法]德格雷蒙公司编著。《水处理手册》[M]北京：中国建筑工业出版社，1983。
[10]黄国连等，油田注水腐蚀问题研究[J]。四川化工与腐蚀控制，1999，26(4)。
[11]柳平林，黄立新，花园油田套管腐蚀损坏的实验研究。石油与天然气化工，1997，26(2)：119—120。
[12]张学元等，二氧化碳腐蚀与控制[M]．北京，化学工业出版社，2000。
[13]长庆局研究院，马岭油田污水综合治理与回注试验研究总结，1987，1。
[14]朱绒霞，那静彦等，有SRB存在时J_(55)套管的极化行为[J]。腐蚀与防护，2001，22(4)，172。
[15]顾宗濂，环境微生物工程[M]。南京大学出版社，1995。
[16]赵国仙、严密林等，对J_(55)套管在长庆油田的耐腐蚀评价[J]。石油矿场机械，1998，27(3)：26。
[17]张学元等，油气工业中细菌的腐蚀和预防[J]。石油与天然气化工，1999，28(1)：53—56。
[18]许保玖、安鼎年，给水处理理论与设计[M]。北京，中国建筑工业出版社，1992，543—571。
[19][美]，R．M·阿特拉斯著，石油微生物学[M]。北京，石油工业出版社，1991：513—531。
[20]唐和清，郭志弧等，硫酸盐还原菌岁碳钢腐蚀的影响[J]。国腐蚀与防护学报，1991，3：46—54。
[21]张西明，陈小荣，陇东地区生产套管腐蚀现状调查分析[J]。钻采工艺，1999 22(1)：43。
[22]W.P. Iverson,G.J.Olson,Microbial Corrosion[J] . The Metal Society, 1983(3):27—29.
[23]W.P. Iverson,A mechanism of anaerobic corrosion of mild stell induced by Sulfate-leduring acteria(SRB) [J]o. Material Performance, 1984 (5):28—30.
[24]R.A.King , Iron sulfide and hydrogen sulfide made a contribution to corrosion of mild stell[J]. British corrosion, 1984(2):42—46.
[25]刘学勤等，中原文南油田文95块注水系统腐蚀因素研究[J]。油气田环境保护，19977(4)：12—15。
[26]蔡淑姜，长庆油田套管腐蚀原因探讨。长庆油田腐蚀及防腐报告集[M]，1988，5。
[27]长庆油气田防腐工艺技术发展概况[M]。长庆油田，2000，9。
[28]付亚荣等，高含硫油田注水开发采出液对管道德腐蚀及其抑制[J]。石油工程建设，1998，3：31—33。
[29]油田注水缓蚀剂评价方法(SY5273—91)，中国石油天然气行业标准，1991。
[30]姚晓，CO_2对油气井管材腐蚀的预测及防护[J]。石油钻采工艺，1998，20(3)：44。
[31]Crolet J.L, Bonis. M.R. Prediction of the Risk of CO_2 Corrosion in Oil and Gas wells[J]. SPE production Engiineering,Nov 1991:449—453.
[32]De Waard, et al.Prodictive Model for CO_2 Corrosion Engineering in wet Natural Gas Pipelines[J].Corrosion 1991,47(12) :976—985.
[33]胡英主编，物理化学(第四版)[J]。北京：高等教育出版社，1999。
[34]Chen Y, Hong T, et al. EIS studies of a corrosion inhibition behavior under multiphase flow condition[J]. Corrosion science, 2000, 42(6): 979—990.
[35]夏明珠，硫酸盐还原菌对金属的腐蚀作用及其防治[J]。腐蚀与防护，1992，(4)：191—192。
[36]油田注入水细菌分析方法—绝迹稀释法(SY／T0532—93)，中国石油天然气行业标准，1993。
[37]张学元、王凤平等，石油工业中的细菌腐蚀和预防[J]。石油和天然气化工，1999，28(1)：53—56。
[38]卢绮敏等编著，石油工业中腐蚀与防护[M]．北京：北京工业出版社，2001。
[39]苏俊化华等，高矿化度介质中二氧化碳腐蚀金属的规律[J]。材料保护，1998．31(11)：21—23．
[40][美]H．H．尤里克，R．W瑞维亚著，翁永基译。腐蚀科学和腐蚀工程导论[M]。北京：石油工业出版社，1993。
[41]巨全义，油田设备的腐蚀及控制方法。长庆油田腐蚀及防腐报告集[J]，1988，5。
[42]Abella J.; Barcelo J.and Victori L., Corrosion science,40,9,1561—74 (1998).
[43]阎安，油田含油污水除油新技术[M]。水处理技术，1998，(2)。
[44]两种抽油杆在长庆哟台洛河水及油层水中的耐腐蚀评价。中国石油天然气总公司石油管材研究所，1999。
[45]郭志弧编，缓蚀剂及其应用[J]。华中工学院出版社，1989。
[46]陈家坚等编著，《石油、天然气、海水对设备和管线的腐蚀及缓蚀剂控制》(译文集)．1993。
[47]卢绮敏，石油腐蚀与防护领域的新进展(上、下)[J]。石油规划设计，1999，10(3、4)。
[48]王宝贞编著，水污染控制工程[M]。北京：高等教育出版社，1995。
[49]采油化学药剂在陇东油田的应用现状及效果分析，长庆油田第二采油厂，1999。
[50]张刚，陇东油田原由废水处理优化研究[J]。西安建筑科技大学硕士论文，1999。
[51]卢燕平编，金属表面防蚀处理[M]。北京：冶金工业出版社，1995。
[52]吴继勋主编，金属防腐蚀技术[M]。北京：冶金工业出版社，1998。
[53]王大创，陇东油田钢材的腐蚀机理分析及下一步预防措施，采油工艺研究所二〇〇〇年度技术论文汇编(上)：259—264。
[54]吴则中等，玻璃钢管在我国油田上的应用[J]。全面腐蚀控制，11(1)：12—15。
[55]宁廷伟，注入水缓蚀剂在胜利油田的应用和发展[J]。油田化学，1998，15(2)：189—192。
[2]李国鼎，石油石化工业废水治理[M]。北京：环境科学出版社，1990。
[3]张风奎，马岭油田油层普查及挖潜研究[J]。油田开发动态，1992(10)
[4]碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法(SY5329—94)，石油天然气总公司，1994。
[5]长庆油田马岭北区改善注水水质的综合治理成果汇报，长庆油田，1987。
[6]罗聪英，采出水处理及回注工艺技术研究，采油工艺研究所二〇〇〇年度技术论文汇编[M]，2000(下)：164—168。
[7]刘永辉，张佩芬编，《金属腐蚀学原理》[M]。北京：航空工业出版社，1993。
[8]杨德钧，沈卓身主编，金属腐蚀学(第二版)[M]。冶金工业出版社1999。
[9][法]德格雷蒙公司编著。《水处理手册》[M]北京：中国建筑工业出版社，1983。
[10]黄国连等，油田注水腐蚀问题研究[J]。四川化工与腐蚀控制，1999，26(4)。
[11]柳平林，黄立新，花园油田套管腐蚀损坏的实验研究。石油与天然气化工，1997，26(2)：119—120。
[12]张学元等，二氧化碳腐蚀与控制[M]．北京，化学工业出版社，2000。
[13]长庆局研究院，马岭油田污水综合治理与回注试验研究总结，1987，1。
[14]朱绒霞，那静彦等，有SRB存在时J_(55)套管的极化行为[J]。腐蚀与防护，2001，22(4)，172。
[15]顾宗濂，环境微生物工程[M]。南京大学出版社，1995。
[16]赵国仙、严密林等，对J_(55)套管在长庆油田的耐腐蚀评价[J]。石油矿场机械，1998，27(3)：26。
[17]张学元等，油气工业中细菌的腐蚀和预防[J]。石油与天然气化工，1999，28(1)：53—56。
[18]许保玖、安鼎年，给水处理理论与设计[M]。北京，中国建筑工业出版社，1992，543—571。
[19][美]，R．M·阿特拉斯著，石油微生物学[M]。北京，石油工业出版社，1991：513—531。
[20]唐和清，郭志弧等，硫酸盐还原菌岁碳钢腐蚀的影响[J]。国腐蚀与防护学报，1991，3：46—54。
[21]张西明，陈小荣，陇东地区生产套管腐蚀现状调查分析[J]。钻采工艺，1999 22(1)：43。
[22]W.P. Iverson,G.J.Olson,Microbial Corrosion[J] . The Metal Society, 1983(3):27—29.
[23]W.P. Iverson,A mechanism of anaerobic corrosion of mild stell induced by Sulfate-leduring acteria(SRB) [J]o. Material Performance, 1984 (5):28—30.
[24]R.A.King , Iron sulfide and hydrogen sulfide made a contribution to corrosion of mild stell[J]. British corrosion, 1984(2):42—46.
[25]刘学勤等，中原文南油田文95块注水系统腐蚀因素研究[J]。油气田环境保护，19977(4)：12—15。
[26]蔡淑姜，长庆油田套管腐蚀原因探讨。长庆油田腐蚀及防腐报告集[M]，1988，5。
[27]长庆油气田防腐工艺技术发展概况[M]。长庆油田，2000，9。
[28]付亚荣等，高含硫油田注水开发采出液对管道德腐蚀及其抑制[J]。石油工程建设，1998，3：31—33。
[29]油田注水缓蚀剂评价方法(SY5273—91)，中国石油天然气行业标准，1991。
[30]姚晓，CO_2对油气井管材腐蚀的预测及防护[J]。石油钻采工艺，1998，20(3)：44。
[31]Crolet J.L, Bonis. M.R. Prediction of the Risk of CO_2 Corrosion in Oil and Gas wells[J]. SPE production Engiineering,Nov 1991:449—453.
[32]De Waard, et al.Prodictive Model for CO_2 Corrosion Engineering in wet Natural Gas Pipelines[J].Corrosion 1991,47(12) :976—985.
[33]胡英主编，物理化学(第四版)[J]。北京：高等教育出版社，1999。
[34]Chen Y, Hong T, et al. EIS studies of a corrosion inhibition behavior under multiphase flow condition[J]. Corrosion science, 2000, 42(6): 979—990.
[35]夏明珠，硫酸盐还原菌对金属的腐蚀作用及其防治[J]。腐蚀与防护，1992，(4)：191—192。
[36]油田注入水细菌分析方法—绝迹稀释法(SY／T0532—93)，中国石油天然气行业标准，1993。
[37]张学元、王凤平等，石油工业中的细菌腐蚀和预防[J]。石油和天然气化工，1999，28(1)：53—56。
[38]卢绮敏等编著，石油工业中腐蚀与防护[M]．北京：北京工业出版社，2001。
[39]苏俊化华等，高矿化度介质中二氧化碳腐蚀金属的规律[J]。材料保护，1998．31(11)：21—23．
[40][美]H．H．尤里克，R．W瑞维亚著，翁永基译。腐蚀科学和腐蚀工程导论[M]。北京：石油工业出版社，1993。
[41]巨全义，油田设备的腐蚀及控制方法。长庆油田腐蚀及防腐报告集[J]，1988，5。
[42]Abella J.; Barcelo J.and Victori L., Corrosion science,40,9,1561—74 (1998).
[43]阎安，油田含油污水除油新技术[M]。水处理技术，1998，(2)。
[44]两种抽油杆在长庆哟台洛河水及油层水中的耐腐蚀评价。中国石油天然气总公司石油管材研究所，1999。
[45]郭志弧编，缓蚀剂及其应用[J]。华中工学院出版社，1989。
[46]陈家坚等编著，《石油、天然气、海水对设备和管线的腐蚀及缓蚀剂控制》(译文集)．1993。
[47]卢绮敏，石油腐蚀与防护领域的新进展(上、下)[J]。石油规划设计，1999，10(3、4)。
[48]王宝贞编著，水污染控制工程[M]。北京：高等教育出版社，1995。
[49]采油化学药剂在陇东油田的应用现状及效果分析，长庆油田第二采油厂，1999。
[50]张刚，陇东油田原由废水处理优化研究[J]。西安建筑科技大学硕士论文，1999。
[51]卢燕平编，金属表面防蚀处理[M]。北京：冶金工业出版社，1995。
[52]吴继勋主编，金属防腐蚀技术[M]。北京：冶金工业出版社，1998。
[53]王大创，陇东油田钢材的腐蚀机理分析及下一步预防措施，采油工艺研究所二〇〇〇年度技术论文汇编(上)：259—264。
[54]吴则中等，玻璃钢管在我国油田上的应用[J]。全面腐蚀控制，11(1)：12—15。
[55]宁廷伟，注入水缓蚀剂在胜利油田的应用和发展[J]。油田化学，1998，15(2)：189—192。