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呼伦贝尔油田注水系统腐蚀机理探讨刘威郑润芬智春生大庆油田工程有限公司摘要：为解决呼伦贝尔油田注水系统管线及设备腐蚀问题，指导相应防腐措施的实施，针对典型作业区开展注水系统腐蚀机理研究。通过考察防膨剂主要组分和溶解氧对水质腐蚀性的影响，并结合各腐蚀因素对腐蚀速率影响程度的分析，总结出呼伦贝尔油田注水系统的腐蚀机理为：防嘭剂中的Cl一、NH的水解产物以及溶解氧共同作用，加大了水质的腐蚀性。现场作业区可依据以上腐蚀机理，控制注水系统中的溶解氧含量，有针对性地研究缓蚀剂配方或选择防腐材质和涂层，制定出经济有效的防腐措施。关键词：呼伦贝尔油田；注水；腐蚀；防膨剂；溶解氧doi：10．3969／i．issn．1006—6896．2015．9．013呼伦贝尔油田白2001年开发以来，由于兴安为进一步验证NH4+的存在对腐蚀速率的影响，岭地层水敏性强，注入水中需要投加防膨剂，以防分别配制4种组分不同的模拟液，将pH值均调至止地层中的黏土膨胀。但防膨剂的加入使得部分区7．()(]，并采用室内静态挂片法检测模拟液对卜它2．0碳＼瓣硝磬冀『块地面设施的腐蚀问题突出，特别是注入水系统，钢的腐蚀速率，具体离子含量如表l所示，实验结管道、阀门的腐蚀和穿孔频繁。开展呼伦贝尔油果见图2。由实验结果可知，阴离子是Cl时，NH田注水系统内腐蚀机理研究，可指导相应防腐措施的存在使腐蚀速率增强2．4倍，而阴离子是SO的实施，为降低设备更换和施T费用，防止因腐蚀时，NH的存在使腐蚀速率增强3．0倍。因此，认导致的事故提供理论依据。为防膨剂中NHj的存在均加速腐蚀。1试验部分表1验证NH对腐蚀速率影响所用溶液离子浓度mg／l试验地点选取呼伦贝尔油田腐蚀严重且最具代表性的某作业区，对该作业区联合站注水系统水质和腐蚀情况进行调研，并对现场腐蚀穿孔的管道进行分析。1．1防膨剂对防膨剂主要成分进行XRD分析，并进行半定量计算，得出防膨剂主要由氯化铵、氯化钠和盐酸甲胺组成，氯化铵占防膨剂含量的88％。在室内室温下采用静态挂片法研究防膨剂主要成分对腐蚀速率的影响，实验结果见图1。由图1可知，加入NaC1后，腐蚀速率仅增加7．4％。而NHC1的加入水样种类使水质腐蚀速率增加到原来的2．5倍，NH的存在图2不同溶液组成对2O碳钢腐蚀速率的影响严重影响腐蚀速率。由于高浓度的Cl对溶液腐蚀速率的影响仅依靠挂片法无法体现，因此采用电化学极化曲线法进一步研究Cl浓度对腐蚀速率的影响，实验过程中采用通氮除氧方式排除溶解氧的影响。结果表明，赫相同电极电位下，随着Cl浓度的升高，阴极极化篓筵电流密度几乎没有变化，而在钝化区域内，阳极极化电流密度逐步升高，点蚀趋势增强。表明Cl浓度的变化主要影响电化学反应的阳极过程，随着防膨剂中不同成分对腐蚀速率的影响C1一浓度升高，溶液腐蚀性增强。电极电位一26一油气田地面工程(ht~p：／／www．yqt：dmgc．corn) ：{4Lj川(201．()9)(试验研究)．目l／将斟基碡为一0．55v时，Cl浓度为10000mg／L，与含防膨剂位，进而形成闭塞电池。闭塞电池形成后，内外物注入水中Cl一浓度近似，与空白相比，相同电极电质的迁移更为困难，活性部位的氯化物浓度更加浓位下电流密度提高至原来的2．3倍。缩，氯化物的水解使介质酸度进一步增加。pH值1．2溶解氧降低，更加促进阳极溶解，称为自催化酸化作用，采用静态挂片法和电化学法考察溶解氧的存在腐蚀活性部位的酸性环境使得该位置处于活性状对腐蚀速率的影响。溶解氧的去除采用先通氮除态，为阳极；而其余金属表面处于钝态，为阴极，氧，再用氮气对溶液进行保护的方式，试验结果见构成活化一钝化电池，加速局部腐蚀的发生。具体图3。由图3可知，通氮除氧后，溶解氧含量由最反应过程如下：初的8．74mg／L降低至0．015mg／L，腐蚀速率降至(1)活性部位底部，Fe发生溶解反应：Fe—0．001mm／a，溶解氧的去除可降低介质腐蚀性。溶Fe+2e。解氧影响电化学反应的阴极过程，去除溶解氧后会(2)Fe。发生水解反应：Fe。+0一Fe(OH)+降低阴极电流密度，增大反应电阻，减缓腐蚀速率。H。(3)NH会发生水解，引起水质pH值的降低：NH4+H20—NH3·H20+H。(4)NH。·H0与Fe。络合，加大Fe水中溶解度，促使反应平衡向右发生：NH·H。O+Fe“一Fe(NH3)+H2O。(5)孔口Fe和Fe(OH)被溶解氧化：2Fe(OH)+1／202+2H_÷2Fe(QH)+H20；2Fe+1／202+2H—}2Fe。+H20。图3溶解氧对腐蚀速率的影响(6)反应产物随后发生水解：Fe(OH)+HO—2分析讨论Fe(OH)2+H；Fe+H20—Fe(0H)+H。依据以上试验结果，结合Cl一腐蚀的酸化自催(7)形成腐蚀产物沉积：2Fe(OH)。+Fe+2H2O—}Fe304+6H；Fe(OH)+20H一—+Fe00H+H20。化理论，分析呼伦贝尔油田注水系统腐蚀机理。腐蚀的初始阶段，金属表面的氧化膜具有新陈代谢和(8)活性部位以外，溶解氧的还原和铁锈的还原：02+2H2O+4e—÷40H一；3FeOOH+e—Fe3O4+H20+自我修补的功能，如果膜吸附了活性阴离子(如氯离子)，平衡受到破坏，溶解占优势。其原因是氯0H一。离子能优先、有选择地吸附在钝化膜上，把氧原子3结论排挤掉，形成竞争吸附；氧化膜中的阳离子结合成呼伦贝尔油田注水系统的腐蚀机理为：溶解氧可溶性氯化物，在新露出的基体金属表面生成腐蚀的阴极去极化作用、防膨剂中C1的自催化酸化效点，若金属表面上存在硫化物，活性部位将优先在应和NH4+水解产物的络合作用，相互联合，共同促氧化物夹杂、晶界碳化物析出或氧化膜的缺陷处形进，加大了水质的腐蚀性。现场作业区可依据以上成。除此之外，溶解氧的存在促使活性部位作为腐腐蚀机理，控制注水系统中的溶解氧含量，有针对蚀源并进一步扩大，溶解氧起到氧化剂的作用，促性地研究缓蚀剂配方或选择防腐材质和涂层，制定进阴极过程的发生。出经济有效的防腐措施。发生金属的溶解时，金属离子浓度升高并发生参考文献水解，生成氢离子，使附近溶液中的pH值下降，【1】孙彦吉．海拉尔油田注水管道内腐蚀原因分析及对策【J1．腐蚀NH水解生成NH。·HO，其与Fe络合，加大Fe与防护，2013(2)：180—182．在水中的溶解度，促使反应平衡向右发生，加速了[第一作者简介]刘威：工学硕士，工程师，2012年金属的溶解，使腐蚀加剧。同时，在邻近位置发生毕业于吉林大学高分子化学与物理专业，从事油田氧的还原。这个过程是自身促进和发展的，金属在化学剂研究和应用工作。活性部位的迅速溶解会引起该部位产生过多的阳离(0459)590386&liuwei—dqdod@petrochina．com．cn子。为保持电中性，阴离子(C1等)向活性部位收稿日期2015—05—14迁移，也造成cl一浓度升高，随着腐蚀深度的增加(栏目主持杨军)和腐蚀产物覆盖坑口，溶解氧难以扩散到活性部油气田地面工程(http：／／www。yqtdmgc．c。m)一27一