氣田采出水分析及防腐措施

景 元，高好潔，季 偉，王忠興，夏 星

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710065）

氣田采出水分析及防腐措施

景 元，高好潔，季 偉，王忠興，夏 星

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710065）

隨著氣田開發(fā)的持續(xù)進(jìn)行，氣田采出水總量不斷上升，回注水也隨之增加，回注系統(tǒng)需要長期連續(xù)運(yùn)行，但由于采出水成分復(fù)雜對回注系統(tǒng)造成腐蝕堵塞等影響。本文通過對子米氣田采出水水質(zhì)進(jìn)行分析，篩選出適用于工藝系統(tǒng)的緩蝕劑，達(dá)到防止回注系統(tǒng)腐蝕的目的。

氣田污水；腐蝕；緩蝕劑

子洲氣田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣田采出水，采取除油除機(jī)雜處理后回注地層。隨著子米氣田的不斷開發(fā)，采出水總量不斷上升，回注污水也隨之增加，回注系統(tǒng)需要長期連續(xù)運(yùn)行，由于采出水成分復(fù)雜多變，容易對回注管線、回注井等設(shè)備設(shè)施造成堵塞、腐蝕等不利影響，可能造成管線破裂、環(huán)境污染、回注壓力上升等，存在較大的安全隱患[1-4]。

1 回注系統(tǒng)腐蝕分析

米脂天然氣處理廠集中處理子洲氣田開采過程中產(chǎn)生的氣田污水，處理合格后的氣田污水回注地層。

為了進(jìn)一步掌握氣田污水的腐蝕現(xiàn)狀，對米脂天然氣處理廠污水處理系統(tǒng)各處理節(jié)點(diǎn)的污水水樣進(jìn)行室內(nèi)腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)，鋼片型號分別為J55、N80、20#。對三種鋼片腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行表征運(yùn)用掃描電鏡，對影響腐蝕的各因素進(jìn)行分析。

對污水處理系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)污水水樣分別在常溫和50℃下進(jìn)行腐蝕掛片實(shí)驗(yàn)，腐蝕結(jié)果（見表1，表2，圖1）。

表1 N80鋼片常溫腐蝕掛片結(jié)果（7天）

表2 N80鋼片50℃腐蝕掛片結(jié)果（7天）

圖1 N80鋼在常溫和50℃下的腐蝕速率

在50℃條件采用N80鋼片對卸車池原水和回注水進(jìn)行兩次掛片實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果（見表3）。

可以看出，相同處理節(jié)點(diǎn)取回的水樣腐蝕速率相差不大，說明子米氣田采出水水質(zhì)變化并不大，氣田污水處理系統(tǒng)的處理效果也比較穩(wěn)定。

表3 兩種水樣N80鋼片50℃腐蝕掛片結(jié)果（7天）

采用20#鋼片作為材料在各個(gè)節(jié)點(diǎn)水樣中進(jìn)行掛片實(shí)驗(yàn)，結(jié)果（見表4，表5，圖2）。

表4 20#鋼片常溫腐蝕掛片結(jié)果（7天）

表5 20#鋼片50℃腐蝕掛片結(jié)果（7天）

采用J55鋼片作為材料在各個(gè)節(jié)點(diǎn)水樣中進(jìn)行掛片實(shí)驗(yàn)，結(jié)果（見表6，表7，圖3）。

表6 J55鋼片常溫腐蝕掛片結(jié)果（7天）

表7 J55鋼片50℃腐蝕掛片結(jié)果（7天）

將50℃環(huán)境下上述不同水樣中三種鋼片的腐蝕速率統(tǒng)計(jì)分析（見圖4）。

圖2 20#鋼在常溫和50℃下的腐蝕速率柱狀圖

圖3 J55鋼在常溫和50℃下的腐蝕速率柱狀圖

圖4 同一水樣在三種不同鋼片中的腐蝕速率圖

通過上述圖表中的腐蝕數(shù)據(jù)分析，可以得到如下結(jié)論:

（1）常溫下的腐蝕速率比50℃下的腐蝕速率小很多，腐蝕速率小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)0.076 mm/a，污水原水水質(zhì)腐蝕比較嚴(yán)重，大于0.076 mm/a。

（2）經(jīng)過水質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，處理后的污水鐵離子含量減小，HCO3-和CO2含量增多，形成具有保護(hù)性的FeCO3薄膜，對基體的保護(hù)作用，減小鋼鐵表面的腐蝕，腐蝕速率有大幅減小。

（3）污水處理系統(tǒng)隨著工藝流程的進(jìn)行，在50℃下，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的腐蝕速率呈逐漸減小的趨勢，加入緩蝕劑后，腐蝕速率明顯下降。

2 緩蝕劑的優(yōu)選

根據(jù)分析結(jié)果可以看出，卸車池原水水樣的腐蝕狀況比較嚴(yán)重，因此將原水水樣作為腐蝕介質(zhì)進(jìn)行緩蝕劑評價(jià)；針對鋼片中腐蝕速率稍高的N80在50℃下分別進(jìn)行掛片實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:

2.1 THB-1緩蝕劑緩蝕效果評價(jià)

THB-1緩蝕劑在50℃下，N80鋼在卸車池原水水質(zhì)中的腐蝕情況（見表8），由表8結(jié)果可知，緩蝕劑加量為100 mg/L時(shí)，緩蝕劑緩蝕效率都在52%左右，三種水質(zhì)條件下的腐蝕速率均小于0.076 mm/a。

表8 緩蝕劑THB-1評價(jià)結(jié)果

表9 緩蝕劑MRJ-1緩蝕結(jié)果

表10 緩蝕劑MZJ-1緩蝕結(jié)果

2.2 MZJ-1和MRJ-1緩蝕劑緩蝕效果評價(jià)

針對緩蝕率不高，有些水樣腐蝕比較嚴(yán)重的情況，實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步對緩蝕劑進(jìn)行研究，合成新型緩蝕劑MZJ-1、MRJ-1，在50℃下對緩蝕劑進(jìn)行評價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表9，表10）。

從表9，表10中可以看出，加入100 mg/L的MRJ-1、MZJ-1緩蝕劑，50℃下在水介質(zhì)中的腐蝕速率均符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)0.076 mm/a，MRJ-1緩蝕劑的緩蝕率在72%～73%，MZJ-1緩蝕劑緩蝕率達(dá)88%以上。

針對MZJ-1緩蝕劑的緩蝕效率相對比較高，因此以MZJ-1作為緩蝕劑測試對20#鋼和J55鋼的緩蝕效果，結(jié)果（見表11和表12）。

表11 20#鋼片的腐蝕結(jié)果

表12 J55鋼片的腐蝕結(jié)果

從以上腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，對于20#和J55鋼片，緩蝕劑MZJ-1緩蝕率約為90%，試片腐蝕速率均小于石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)0.076 mm/a。

3 認(rèn)識結(jié)論

通過對氣田污水處理系統(tǒng)的水質(zhì)化驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)選取最優(yōu)緩蝕劑等一系列實(shí)驗(yàn)研究，可以得出以下結(jié)論:

（1）通過靜態(tài)掛片實(shí)驗(yàn)，分別對常溫和50℃下的現(xiàn)場水樣進(jìn)行腐蝕評價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50℃下的試樣腐蝕速率較常溫明顯提升，超過石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)0.076 mm/a。

（2）過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)優(yōu)選MZJ-1緩蝕劑為符合生產(chǎn)工藝的最優(yōu)緩蝕劑，對于設(shè)備管線的抑制腐蝕效果最佳，在腐蝕比較嚴(yán)重的卸車池水樣中，加量為100 mg/L時(shí)，50℃三種鋼片緩蝕效率達(dá)到88%以上，腐蝕速率在0.006 1 mg/L~0.014 6 mg/L，均小于石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)0.076 mm/a，可達(dá)到子米氣田氣田污水處理系統(tǒng)生產(chǎn)要求。

［1］趙淑楠.油田產(chǎn)出水腐蝕機(jī)理的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.現(xiàn)代營銷，2012，（4）:356.

［2］郭學(xué)輝，周生杰，等.油氣田中幾種常見的腐蝕機(jī)理［J］.遼寧化工，2014，（1）:32-36.

［3］靳紅利，馬建鑫.陰極保護(hù)和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應(yīng)用［J］.化工管理，2015，（3）:23.

［4］張亞魯.油氣集輸管線內(nèi)防腐技術(shù)［J］.石油知識，2014，（3）: 34-35.

Analysis of gasfield produced water and corrosion protection measures

JING Yuan，GAO Haojie，JI Wei，WANG Zhongxing，XIA Xing
（Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710065，China）

With continuous development of gasfields,the total field produced water rising, back to the water injection also will increase.Reinjection system needs to run continuously for a long time,due to the complex composition of produced water reinjection system corrosion and impact.In this article,through pairs of rice field produced water quality were analyzed,and the screen is suitable for the process system of corrosion inhibitor,reach the purpose of preventing corrosion reinjection system.

gasfield wastewater；corrosion；corrosion inhibitor

TE980.5

A

1673-5285（2017）04-0145-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.036

2017－04-01

景元，男（1986－），油氣田開發(fā)工程師，2008年6月畢業(yè)于西安科技大學(xué)自動化專業(yè)，工程碩士學(xué)位，就職于長慶油田第二采氣廠作業(yè)五區(qū)。