[摘要]通过查阅大量油气田腐蚀防护相关文献,总结归纳了油气田经常使用的腐蚀防护技术,简要介绍了一些防腐新技术,并对油气田的腐蚀防护提出了些许建议,旨在提高油田腐蚀防护水平,加强腐蚀防护研究与应用,为安全生产提供一个强有力的支撑。
[关键词]油气田;腐蚀防护;防腐技术;技术研究;井下设备
1 油气田腐蚀防护
油气田腐蚀往往造成重大的经济损失、人员伤亡和环境污染等灾难性后果, 1969年英国Hoar报告报道,英国每年因腐蚀造成的经济损失估计不少于23165亿英镑[1]。我国对腐蚀损失统计表明,腐蚀造成的损失占国民经济的3%,对石油石化行业约在6%左右[2]。据国外权威机构估计,如果腐蚀技术能够得到充分应用,腐蚀损失的30%~40%是可以挽回的[1]。由此可见,提高腐蚀防护技术,加强腐蚀防护的研究与应用,不仅为安全生产提供一个强有力的支撑,而且给石油工业带来巨大的经济效益。笔者通过总结,归纳出了目前油气田应用的7种主要腐蚀防护技术,并对油气田如何采用腐蚀防护措施提出拙见。
2 腐蚀防护技术在油气田的应用
油气田腐蚀类型众多,腐蚀状况严峻。其腐蚀有3个显著的特点:气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质;高温或高压环境; H2S、CO2、O2、Cl-和水为最主要的腐蚀介质。现场一般采用如下7种腐蚀防护措施。
211 正确选材
根据油气田实际腐蚀因素,正确选材对降低事故发生,提高工作效率意义重大。
如长庆油田[3]针对油井油管腐蚀穿孔断裂十分严重的状况,选用了高Cr、Mo低S、P耐腐蚀合金油套管,以提高井下管柱的抗蚀能力。同时应用添加化学药剂、腐蚀恶劣的油井下永久性封隔器(油套环空充满含缓蚀剂液体)、缩短酸洗时间、建立腐蚀监测系统、丛式井组套管阴极保护、环氧冷缠带锌阳极套管和井下点滴加药等技术配合使用,延长了油管寿命[4]。
212 涂层与镀层
涂层与镀层是当今世界上应用最广泛最有效的防腐措施,在油气田防腐中更为普及。
河南油田[5]在产能及配套建设项目管理、设备、容器的内外防腐工程中研制了HY-007涂料,该涂料具有技术指标优异、固化速度快、毒性低、成本低等优点,使用价值优于环氧类涂料。并配合HA型共聚物底胶、低压聚乙烯制造了共聚物底胶聚乙烯三层PE防腐结构。
胜利油田纯梁采油厂[6]采用HT515涂料,应用钢管内壁挤涂法防腐工艺,通过除锈、刷底漆、清管、挤涂、通风、最终挤涂完成等工序,在注水站至配水间的主水管线上使用效果较好,满足了生产要求。胜利油田油建公司[7]采用橡胶硫化技术,对埋地钢管进行外腐蚀防护。该技术具有绝缘和耐介质腐蚀性好的特点, 1144mm厚的橡胶防腐层检漏电压高达10kV,耐盐水浸泡,特别适合土壤含盐量高的油田地区使用。
213 电化学保护法
电化学保护法一般分为外加电流阴极保护法和牺牲阳极保护法2种。
孤东油田[8]随着注聚合物驱采出液中聚合物的含量增加,光杆腐蚀问题日趋严重,经现场调研,采用牺牲阳极保护法(镀锌)防止光杆腐蚀,效果十分明显。光杆通过热镀锌处理可以有效地将钢基体与含聚合物采出液分离,避免钢基体腐蚀损坏,当锌层局部破损后,附近的锌层能对裸露的钢基体起到牺牲阳极的阴极保护作用,避免了钢基体的局部腐蚀。
214 改进工艺
渤南油田[9]采用抽油杆扶正器、连续抽油杆及产出介质中加缓蚀剂技术,对抽油井进行偏磨防腐。在抽油井偏磨严重井段,合理采用碳纤维新型材料,有效地避免了抽油杆对油管的偏磨,即节省杆、管材料费用,又克服了以往易断脱现象,还延长了油井的生产周期。文留油田[10]抽油井偏磨严重,经过现场研究分析,推广使用尼龙扶正器、旋转节箍式扶正器、旋转井口、防腐节箍式扶正器、牺牲阳极油短节、油管锚定和防腐抽油杆等一系列针对性措施,有效地减缓了偏磨腐蚀对抽油井的破坏,延长了检泵周期,并创造性地实现了一井多技术搭配运用,成效显著。
215 化学药剂
油气田使用的化学药剂一般是缓蚀剂、杀菌剂、除硫剂、除氧剂和PH值调节剂等。
西南油气田分公司[11]自行开发研制的GP-1型缓蚀剂对抑制H2S、CO2腐蚀的能力得到进一步提高,而且其油溶性、稳定性、存储性好,已应用于多个内腐蚀较严重的管段,良好效果。中原油田[12]集输管线腐蚀以垢下腐蚀为主, CO2、Cl-、S2-和SRB、TGB是引起集输管道腐蚀的介质因素, Cl-对垢下腐蚀起着催化和促进作用,腐蚀因素复杂。对此,中原油田采用在集输管道的上游建加药站,端点加药和连续投加缓蚀剂杀菌剂技术。加药后介质中的总铁含量平均减少66%, H2S含量平均减少62%,杀菌率达95%以上,缓蚀率达75%以上,管线穿孔数量明显降低,平均下降62%,取得了较好的防腐效果。
216 控制杂散电流[13]
随着直流电气化铁路地发展,油气田应加强其产生的杂散电流对埋地金属管道腐蚀的研究。据东北输油管理局统计,东北地区的长输油管道的腐蚀穿孔事故有80%是由杂散电流引起的。目前一般采用开展杂散电流干扰腐蚀综合治理、排流保护、管道均压、加强日常维护等防护措施,对重点地段管道腐蚀进行风险评估,以确保油气管道安全运行。
217 使用非金属材料
目前油气田使用的非金属材料以玻璃钢为主。它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、成型好和实用性强等优异性能,是石油化工防腐工程中不可缺少的材料。
文留油田[10]应用玻璃钢抽油杆技术后,可在不增加抽油机悬点载荷的情况下加深泵挂。对低能量腐蚀相当严重的抽油井,利用玻璃钢抽油杆加深泵挂,达到了节能、防腐、提液的良好效果。1996年在四川磨溪气田也成功应用了玻璃钢油管[14]。
塑料内衬钢管[15]也是一种很实用的耐腐蚀管线,有很宽的适用范围和较好的技术经济效益,能够有效地解决多种油田管线的腐蚀问题,近年来在石油工业管线防腐中已有所应用。
3 正在发展中的腐蚀防护新技术
北京金天伟业科技发展有限公司[16]开发的无机防腐新技术是热喷涂玻璃釉涂层。这种涂层是当今世界上防腐性能最为优越的一种材质,可在自来水、污水、化工、石油、天然气及市政建设等多种领域中使用,是永不老化的防腐材料,在管道输送行业,特别是油气输送方面,前景良好。
大庆油田设计院利用聚乙烯具有形状记忆的特点研发的塑料衬管在线管道修复及防腐技术[17]将塑料的防腐性能与金属材料的机械性能合二为一,形成新的管道结构。修复旧管线是更新管线费用的50%左右,使用寿命20年以上,经济效益显著。在大庆油田采油三厂采用此项技术已成功修复了一条长2km的DN150天然气管线。
4 结 语
通过对目前油气田腐蚀防护技术的综述,归纳出了油气田生产运输中的主要防护措施有:正确选材;涂层与镀层;电化学保护法;添加化学药剂、改进工艺;控制杂散电流、选用非金属材料代替金属材料等。防腐的方法是多种多样,而涂层防腐是最简单有效,应用最为广泛的防腐蚀措施。
由于通讯的发展,使国外先进腐蚀防护技术很快被引入国内各油气田。但是国内油气田的油气成分、开采年限、腐蚀介质、地质状况、土壤成分等都不尽相同,且单一的腐蚀防护措施是不可行的,所以各油田需要通过分析研究自己油气田的腐蚀环境,综合考虑,选择出最适合自身油气田的综合腐蚀防护措施。
[参考文献]略
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