油气集输管道腐蚀结垢防护技术研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇油气集输管道腐蚀结垢防护技术研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：本文通过对油气集输管道腐蚀结垢行为产生的机理和原因进行详细分析，明确介质中的腐蚀离子、气体、矿化度等是造成腐蚀结垢的主要原因。在此基础上，提出涂层处理技术、阴极保护技术、缓蚀剂技术、酸清洗技术等一系列管道腐蚀结垢防护技术，以其有效组织管道腐蚀结垢的发生，提高集输管道使用寿命和油田开采利益。

关键词：油气 集输管道 腐蚀 结垢 防护技术

油气集输管道的腐蚀结垢行为严重影响了油田的正常生产，主要表现在：腐蚀结垢行为会影响到油田地面设备和装置，导致生产中断、冒油、跑油、滴油、漏油，甚至是泄漏、燃烧、爆炸等严重事故危害。本文根据我国油田的一般性特点，对油气集输管道的腐蚀结垢机理和产生原因进行分析，在此基础上基础防腐结垢技术措施。

一、集输管道腐蚀结垢机理

集输管道腐蚀结垢行为的产生一般都是具有低溶解度或难溶性盐类物质生成，结垢物生成决定于盐类是否饱和和结晶的生长过程。目前较为成熟的管道腐蚀结垢机理理论主要有三种：

1.物质不相容理论。由于管道液体中含有的离子或气体，发生化学反应的腐蚀过程，产生了不稳定的物质，这些物质与管道液体不相容，进行沉淀后就形成垢物。比如，水型为NaHCO3的油气井条件和含有CaCl2的油田采出物混合输送后就会在集输管道内发生腐蚀形成结构物质。

2.热力学条件影响腐蚀结垢。油气井开采过程中，由于开采和输送环境的变化，集输管道内压力下降，温度上升可以导致输送物质的矿化度增高，腐蚀速率加快且容易结垢。

3.吸附理论。在发生腐蚀后，要形成结垢物经历析出、长大和沉积三个过程。垢是晶体结构，集输管道表面是凹凸不平的粗糙面，垢形成后会吸附在管道表面，然后以其为中心不断长大形成密集的结垢物。

二、集输管道腐蚀结垢原因

1.外腐蚀结垢原因

集输管道外腐蚀结垢主要指在其周围介质环境的作用下，与环境中的物质发生化学反应、电化学变化等对管道外壁造成的破坏产生结垢物。土壤是由一个固体、液体、气体组成的三相复杂环境体系，是造成集输管道外腐蚀结垢的主要推动介质。土壤中的水使土壤成为导体，氧气的存在和传递形成氧的浓度差，从而造成一个氧浓度差电池，可以加快管道的腐蚀速率。

2.内腐蚀结垢原因

油气集输管道内腐蚀形成原因较多，主要在于油田开采出的油气中含有多种物质和离子，这些物质在管道中输送时，不可避免地与管道内壁金属发生化学反应作用，从而引起管道内壁腐蚀。油气集输输送中，存在H2S、SO2、CO2、O2等气体，以及Ca2+、Cl-、Mg2+等离子，与管道内壁作用产生腐蚀结垢物。

2.1硫化氢（H2S）引起腐蚀

H2S遇水容易分解形成电离反应使金属管道内壁上的铁物质离子化，从而产生金属硫化物，导致集输管道内壁破坏。H2S不仅可以导致管道化学性破坏，其形成的硫酸具有强烈的酸性，能够造成金属管道进一步的腐蚀损坏。腐蚀过程中形成的铁离子盐结垢就形成垢物，粘附在管道内表面。

2.2SO2引起腐蚀

SO2在管道中与铁、氧气相互作用形成FeSO4，发生水解反应后形成游离状态的酸，可以加剧管道内腐蚀速率的加快而形成新的FeSO4，FeSO4物质从而水解进行腐蚀，如此反应循环导致管道内壁腐蚀加剧。

2.3CO2引起腐蚀

集输管道输送介质含有的CO2引起电化学腐蚀与CO2分压、管道内的温度有关。在温度升高、CO2分压升高时，CO2引起腐蚀加剧。大量腐蚀条件下，腐蚀形貌趋向于局部腐蚀和坑状腐蚀，促使结垢的形成。

2.4介质中的砂导致的磨损腐蚀

油藏地层胶结疏松，开采时出砂量较大，采出液水含量大。在集输管道输送过程中，采出液中的砂与集输管道内表面摩擦，产生热能促使集输管道表面铁分子活化，同时又由于采出液中含有高矿化度的水，具有强腐蚀性，磨损地方极易被腐蚀。

三、集输管道腐蚀结垢防护技术

1.外腐蚀结垢防护技术

从上述分析可以看出，结垢一般由于腐蚀产生，对腐蚀进行控制即可以在很大程度上控制结垢，外腐蚀结垢防护主要有腐蚀结垢涂层和阴极保护两种方法。

1.1涂层保护技术

外腐蚀涂层保护技术主要是在集输管道外壁涂上一层防护涂层，将集输管道与外界环境进行隔离，避免发生腐蚀作用和沉积结垢行为。目前我国油田管道防腐结垢涂层技术飞快发展，环氧涂层（FBE）、三层聚乙烯（3PE）等是现在社会公认的较好涂层技术。由环氧树脂材料、聚乙烯及固化剂配合而成，粘结性能强，涂层密度高且表面粗糙度低，有效耐腐蚀和抗吸附结晶。

1.2阴极保护技术

阴极保护是防止集输管道发生电化学反应腐蚀的电化学保护技术，原理是将易腐蚀的金属变成电化学电池的阴极，同时加以直流电流，促使发生阴极化，若金属电位值小于某个特定的值，则电位不会消失而促使腐蚀现象得到控制。阴极保护技术一般有牺牲阳极法和强制电流保护法两种。

2.内腐蚀结垢防护技术

内腐蚀结垢防护技术主要根据内腐蚀结垢机理和原因进行配对解决，目前主要常用的集输管道内腐蚀结垢防护技术如下：

2.1缓蚀剂防腐防结垢技术

缓蚀剂技术是指通过一种特有的可以印制或破坏金属腐蚀结垢发生过程机理的化学药剂，阻碍腐蚀结垢过程的进行。缓蚀剂作用机理有成膜机理、吸附机理、电化学机理，最主要的机理是缓蚀剂能够与造成内腐蚀的离子、气体等发生化学反应，产生不沉积吸附的物质，从而减少金属管道内壁的腐蚀。缓蚀剂主要是起到催化作用，降低腐蚀速率，减少金属管道材质损耗。

2.2内涂层及衬里防护技术

内涂层及衬里防护技术类似于外腐蚀涂层技术，也是在集输管道内侧增加一个涂层隔离腐蚀发生，降低采出液介质和金属管道内壁的接触和化学反应。腐蚀结垢防护效果较好，特别是对高温高压管道、采出液复杂的管道等等够起到较好的腐蚀防护效率。

2.3分水处理和双线输送技术

对采出液集输系统进行改造，在采出液进行分水处理，先脱出游离水，再将脱出的游离水进行沉降过滤、加药处理和回注等，对脱水后的采出液再进行集输输送。将集输管道由单线改为双线，降低输送流程压力，合理调度流程压力进行输送，定期对管道进行清理除垢，可以有效防止结垢产生。

2.4采用非金属新型管道

由于油田采出液的矿化度高，含有气体、离子等电化学腐蚀物质和环境，可考虑将金属管道更换成非金属聚乙烯管材、塑料管材等管道，避免介质和金属的反应产生腐蚀和结垢，可以有效防止集输管道腐蚀结垢行为产生。

2.5酸洗清理垢物

对产生大量结垢物的集输管道进行酸洗，清洗液中多选择含有多元酸和复合酸等酸性较弱的酸洗液，将清洗剂输入集输管道中等待反应一定时间，使结垢物反应变成疏松粉状物后，再通过大量清水进行冲洗。

四、结束语

油气集输管道腐蚀结垢防护是油田发展中一项持续性、艰难性的工作，腐蚀结垢技术的选择和使用要根据油气管道中输送介质的性质与管道所处的外界环境进行确定。由于油田开采性质和现状的特殊性，腐蚀结垢带来的资源浪费、损害等后果严重，当前涂层技术、缓蚀剂技术、阴极保护技术等都是高效的防腐技术，但是也仅仅是对腐蚀结垢具有延缓作用。

参考文献

[1] 朱桓. 集输管道腐蚀原因及防护措施分析[J]. 装备制造技术. 2012（11）：204-207

[2] 陈涛. 油气集输系统腐蚀结垢与防治[J]. 石油化工腐蚀与防护. 2011，28（2）：27-29

作者简介：李陶（1985～），男，助理工程师，目前从事油气集输方面工作。