大港油田南部油区清水腐蚀治理初探
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【摘要】众所周知，在油田的生产过程中，注水的重要性丝毫不亚于采油。油田注水大多采用污水，但是由于对污水的需求量大，污水供给不足时，许多注水点会补充一部分清水来缓解污水水源不足的问题。
【关键词】腐蚀速率；溶解氧含量；室内试验；除氧实验
大港油田南部油田采油三厂在注水过程中，由于污水水源不足需要补充清水。2010年以前，有7个联合站采用了补充清水注水的方式，清水量占采油三厂总注水量的22%。通过数据跟踪发现，2011年采油三厂各清水点平均腐蚀速率为0.1989mm/a，明显高于行业标准的0.076mm/a。同时我们通过腐蚀检测挂片的观察发现挂片上有黑色的点蚀情况以及产生了大量的粘泥状附着物。
与此同时，我们也选择割取了生产周期在100-300天左右的地面系统管线作为地面结垢观察管，并且通过修井作业选取了一部分井下注水井管柱进行观察后发现管内壁均有块状结垢现象产生。垢样平均厚度达到3-10mm左右，最厚可达15mm。
2、清水腐蚀结垢研究与治理
2.1清水腐蚀机理研究与室内实验
2.1.1清水水性分析
我们对采油厂外供清水进行了水性分析，分析后发现具有腐蚀倾向的氯离子为133mg/l，含量较低。具有结垢倾向的钙镁离子和碳酸跟离子的离子含量也不高，总矿化度仅为582mg/l。但是因为下游清水点的腐蚀速率超标，我们认为应该有其它的腐蚀因素存在。我们对可能造成清水腐蚀的因素和正常值进行了对比。对比发现，清水的矿化度、PH值、微生物含量和温度都属于正常范围内[1]，只有溶解氧含量（≥3mg/l）远大于国家标准（0.1mg/l），因此我们怀疑溶解氧可能是造成清水腐蚀的因素。
2.1.2清水腐蚀机理分析
我们对清水及清污混注系统的溶解氧含量进行了整体监测，发现清水点平均含氧量为6.1mg/l，清污混注系统平均含氧量为3.8mg/l，同时我们在纯清水系统的小六注对清水腐蚀速率在不同溶解氧环境下的变化情况进行了跟踪。
通过跟踪结果发现，现场的溶解氧由3.6mg/l升高至7.0mg/l时，腐蚀速率有0.0733mm/a升高至0.0957mm/a，上升率为31%。由监测图中曲线可以看出溶解氧越高清水的腐蚀速率越高。
2.1.3清水除氧室内实验
通过实验结果我们发现，在加入除氧剂后，清水的溶解氧含量由4.1mg/l下降至0.09mg/l，同时腐蚀速率也从0.1352mm/a降低至0.0608mm/a，腐蚀速率能够达标。因此我们得出结论，溶解氧是造成采油三厂清水腐蚀结垢的主要因素。
2.2除氧剂优选和现场应用
2.2.1除氧剂的评价与优选
除氧剂分为无机除氧剂、有机除氧剂和混合除氧剂，为了能够分清楚那种除氧剂更适用于本系统，因此我们分别对三种除氧剂进行了室内药剂评价。
我们发现，无机除氧剂的效果要好于有机除氧剂和混合除氧剂，在加药浓度为1：20（即溶解氧含量为1mg/l时除氧剂浓度为20ppm）和1：30的时候，腐蚀速率最低。我们决定使用1：30的加药浓度进行除氧实验。
2.2.2除氧剂现场应用
我们选取下游的官19-29井口作为加药后监测点，实验一周后（2012.5.16-2012.5.25）我们发现下游的溶解氧含量和腐蚀速率都有一定程度的下降（溶解氧含量由4.1下降到2.6mg/l；腐蚀速率加药后由0.3268下降至0.1673mm/a），但是没有达到预期效果。经过分析后我们认为有两个原因，一个是由于除氧剂需要充分的反应时间，而站内到下游的反应时间不足，另一个可能是因为药剂浓度不够。因此我们进行了调整，调整加药浓度为40ppm，同时引入催化剂。
2.3清污混配研究与治理
2.3.1清污混配研究
油田注水使用的常为污水，当污水水源不足时需要补充清水，所以清水一般不会单独注，而是采用清污混注的方式进行注水。采油三厂清污混注系统2011年的腐蚀速率为0.367mm/a，高于行业标准，经监测后发现清污混注系统的溶解氧含量为3.8mg/l，我们认为清污混注系统的腐蚀严重可能也与补充清水有关。于是我们在清污混注的官一联系统进行了数据跟踪。
官一联系统滤后污水的腐蚀速率为0.0644mm/a，清水为0.1902mm/a，在清污混后腐蚀速率上升至0.2291mm/a，污水的腐蚀速率是达标的，在混入清水后腐蚀速率超过了行业标准，补充清水使清污混注系统的腐蚀速率上升了。
我们在另一个清污混注系统段一联也同样进行了数据跟踪，跟踪后发现，清水（腐蚀速率0.13mm/a）污水（腐蚀速率0.5043mm/a）混合后腐蚀速率为0.0616mm/a段一联在清污混注后腐蚀速率没有升高还反而降低了，这和前面清污混配实验的结果完全相反。为什么会出现这样的结果呢？我们认为出现这样的结果可能是清水和污水的混合比例不同造成的。
2.3.2清污混配室内试验
我们在段一联取水样进行了不同比例的混配，我们发现不同混配比下的腐蚀速率是不同的。清污比为1：1的时候腐蚀速率为0.3294mm/a，清污比1：2腐蚀速率0.0575mm/a，清污比1：3腐蚀速率0.02mm/a，清污比1：4腐蚀速率0.0279mm/a。当清污比为1：3的时候，腐蚀速率最低。通过室内实验说明合理的混配比例能够降低清污混后的腐蚀速率。
2.3.3清污混配现场应用
我们在段一联进行了清污混配应用实验，通过调整污水水量，将清污比控制在1：3左右，实验持续了3个月的时间，我们将实验结果与去年同期结果进行比较后发现腐蚀速率普遍有明显地下降趋势，1月：0.3244mm/a-0.0735mm/a；2月0.35mm/a-0.0616mm/a；3月0.3873mm/a-0.0567mm/a。
根据实验结果，段一联的腐蚀速率较去年同期有明显下降，腐蚀速率能够达标，合适的混配比例确实能够降低清污混注系统的腐蚀速率。
参考文献
[1]赵淑楠.油田污水组分对其腐蚀性能的影响研究.华南理工大学2010硕士学位论文，分类号X741
[2]俞敦义，彭芳明，刘小武，郑家燊.环境对硫酸盐还原菌生长的影响[J].材料保护，1996年02期
作者简介
1韩旭 男 1984年12月，大港油田采油三厂工艺所。
2韩文江 男 1960年3月，天津工程职业技术学院信息工程系。