腐蝕監(jiān)測技術(shù)在中原油田的應(yīng)用

1、 腐蝕監(jiān)測技術(shù)在中原油田的應(yīng)用摘要 本文通過對掛片失重法、實時在線監(jiān)測技術(shù)在中原油田生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用研究，明確了油田生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的腐蝕狀況、特征與變化趨勢，為腐蝕的防護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，為防腐措施的效果評價奠定了基礎(chǔ)，達(dá)到了腐蝕監(jiān)測目的。 關(guān)鍵詞監(jiān)測點監(jiān)測腐蝕狀況 弱極化 Application of Corrosion Monitoring Technology in Central Plains Oilfield TangTianlin GaoYa'nan ShiWei Central Plains Oilfield Oil Recovery Engineering and Tech

2、nology Research Institute, Pu Yang 457001 ,China ZhengLiqun XunWei Research Institute of Metals Chinese Academy of Sciences ,ShenYang,110016,China ABSTRACT This article based on application and research of flat panel weight-loss method,real-time online monitoring technology in production systems of

3、Central Plains Oilfield.Clarified state feature and trend of corrosion of each sectors of oilfield production systems,provide scientific basis for corrosion and protection.Lay a foundation for evaluation the effectiveness of the protection measures,attained the corrosion monitoring goal. KEY WORDS m

4、onitoring place; monitor; state of corrosion; online monitor ; weak polarization 1 前言 中原油田自1979年開發(fā)以來，由于油層埋藏深，地層產(chǎn)出水礦化度高，且水中含有一定量的H2S、CO2酸性氣體，PH值低，一般為5.56.0。隨著油田的開發(fā)，綜合含水不斷上升，腐蝕日趨加劇。據(jù)1993年統(tǒng)計，年直接經(jīng)濟(jì)損失7000多萬元，間接經(jīng)濟(jì)損失近2億元。為系統(tǒng)了解油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕狀況，為防腐提供決策依據(jù)，自九四年以來，我們開展了"油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測技術(shù)"的攻關(guān)研究。 2 中國腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建立 腐蝕監(jiān)

5、測點的選擇遵循"區(qū)域性、代表性、系統(tǒng)性"原則。 "區(qū)域性"是指某一個區(qū)塊或某一個油田；"代表性"是指在生產(chǎn)系統(tǒng)中能達(dá)到以點代面的點；"系統(tǒng)性"是指圍繞整個油田生產(chǎn)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，即從油井（上、中、下）油井井口計量站聯(lián)合站油系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)注水站(污水、清污混注、清水)配水間注水井井口注水井井筒（上、中、下）；監(jiān)測點的分布見圖1。 建立腐蝕監(jiān)測點包括方案編制、規(guī)劃、設(shè)計研究、設(shè)備安裝等過程，具有點多、面廣、難度大的特點，特別是現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)上建立檢測點，而又不影響生產(chǎn)或基本不影響生產(chǎn)的情況下其難度更大。針對此種情況，我

6、們研究開發(fā)了"便攜式帶壓開孔器"，實現(xiàn)了油田油、氣、水低壓系統(tǒng)的帶壓開孔（金屬、非金屬管線、容器），做到不停產(chǎn)安裝，安全可靠、快速（"便攜式帶壓開孔器"結(jié)構(gòu)示意圖見圖2）。該 圖 1 中原油田地面系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測點示意圖 方法打孔節(jié)約了大量的人力、物力，產(chǎn)生了較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。研究改進(jìn)的"帶壓試片(棒)取放器"實現(xiàn)了立管、橫管、容器任何方位的安裝使用，將測壓、掛片、取樣一體化且不影響正常生產(chǎn)，滿足了油田生產(chǎn)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)、部位的監(jiān)測要求，為系統(tǒng)采集油田地面生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)（"帶壓試片、棒取放器"結(jié)構(gòu)示意圖見

7、圖3）。研究開發(fā)的"井下掛環(huán)器"實現(xiàn)了油、水井油管與油套環(huán)形空間的掛環(huán)監(jiān)測（"井下掛環(huán)器"結(jié)構(gòu)示意圖見圖4）。 3 腐蝕監(jiān)測技術(shù) 3.1 片(棒)失重法測腐蝕速度 用試片(棒)測腐蝕速度，是最普通、最常用的一種方法，無論是室腐蝕試驗還是現(xiàn)場檢測，都得到了普遍使用，它能直觀的反應(yīng)系統(tǒng)腐蝕情況，特別是測點蝕速度，是其它監(jiān)測方法所不能替代的。 為滿足不同管徑監(jiān)測需要，在使用標(biāo)準(zhǔn)片（l×b×h mm：76×13×1.5）的同時，還增加了不同規(guī)格的試棒（×lmm：5×50、5×130、5

8、5;160等），實現(xiàn)了管線上、中、下不同部位的監(jiān)測，同時試棒在測點蝕方面優(yōu)于試片（如圖5）。試片、棒材質(zhì)的選擇最好根據(jù)被監(jiān)測的對象而定，但為了系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果的可比性，均要求采用A3鋼。 試片、棒腐蝕程度描述：取出試片（棒）的同時，注意觀察，對于特殊情況應(yīng)進(jìn)行拍照記錄與取樣。 3.1.1 中原油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕狀況與規(guī)律 中原油田自1994年開展腐蝕監(jiān)測工作以來，截止到2001年1季度，已進(jìn)行了27次系統(tǒng)監(jiān)測，累計取得試片、棒腐蝕數(shù)據(jù)12000余個，發(fā)布監(jiān)測公報二十七期（季報），每期均較詳細(xì)的闡述和分析了腐蝕狀況與特點，為各級領(lǐng)導(dǎo)決策防腐措施提供了科學(xué)的理論依據(jù)。 通過對中國腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)監(jiān)測，

9、明確了沿生產(chǎn)流程腐蝕變化趨勢（以2001年1季度為例），如圖6所示（圖中腐蝕速度為全局七個采油廠各環(huán)節(jié)監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值）。從圖6中可以看出，油系統(tǒng)腐蝕輕，腐蝕速度均低于0.076mm/a；水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，腐蝕速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.076 mm /a，屬嚴(yán)重腐蝕，從而明確了水是中原油田腐蝕的載體。為此我們提出了以"注入水水質(zhì)達(dá)標(biāo)為中心的系統(tǒng)防腐綜合治理"是中原油田防腐蝕工作的重點目標(biāo)，也是實現(xiàn)控制 腐蝕速度低于0.076 mm/a標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵所在。因此自1995年以來，中原油田狠抓注入水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)工作，通過水質(zhì)改性等一系列技術(shù)措施的實施使注入水水質(zhì)得到明顯改善，從圖7可以看出，處理后

10、水由監(jiān)測初期的0.99mm/a 下降到目前的0.076mm /a以下，腐蝕得到了有效控制，為中原油田降低腐蝕提高油田開發(fā)效益做出了巨大貢獻(xiàn)。 3.1.2 生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕特點 油井井筒腐蝕特點：從油井井筒監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，腐蝕速度隨井深增加而升高；油管腐蝕速度約為油套環(huán)形空間腐蝕速度的510倍，從監(jiān)測看，約有30%40%的油井屬嚴(yán)重、極嚴(yán)重腐蝕（大于0.126 mm/a），如采油五廠7-276油井1586m 處環(huán)腐蝕速度高達(dá)0.3282 mm/a，腐蝕狀況見圖8； 60%70%屬中輕 度腐蝕（0.0250.125 mm/a）。 地面油系統(tǒng)腐蝕特點： 地面油氣集輸系統(tǒng)從大量監(jiān)測數(shù)據(jù)表明屬中、輕度腐蝕，但

11、也存在一些特例：彎頭處的沖刷腐蝕（見圖9）；大管徑小流量引起的中下部腐蝕（見圖10）；注清水區(qū)塊產(chǎn)出液腐蝕大于回注污水區(qū)塊產(chǎn)出液。 地面水系統(tǒng)腐蝕特點： 從大量水系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，采油三廠明一聯(lián)、明二聯(lián)，采油五廠胡19塊、慶祖區(qū)塊，采油二廠濮二聯(lián)、濮三聯(lián)，采油四廠文二聯(lián)，采油七廠馬廠聯(lián)產(chǎn)出水腐蝕嚴(yán)重且點蝕、坑蝕遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于均勻腐蝕，試片、棒腐蝕狀況見圖11。因此，以上污水站的處理難度更大，要求更高，從幾年連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)看，污水站運行正常與否是控制處理后水腐蝕性高低的重要因素之一。 注水井井筒腐蝕特點： 從目前監(jiān)測水井井筒資料看，注水井油管腐蝕略大于環(huán)空腐蝕，且隨井深度增加而減小，由于近幾年注入水水質(zhì)

12、好轉(zhuǎn)，大量監(jiān)測資料表明腐蝕速度均低于0.076 mm/a的標(biāo)準(zhǔn)，腐蝕控制好。 3.2 實時在線快速腐蝕監(jiān)測 為與時掌握油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕狀況，利用現(xiàn)場已建監(jiān)測點開展實時在線快速監(jiān)測。通過對國、外一些生產(chǎn)浸入式快速腐蝕監(jiān)測設(shè)備研究對比，選擇了中科院腐蝕與防護(hù)研究所生產(chǎn)的 CMB-1510B便攜式智能腐蝕速度測量儀做為我們開展在線應(yīng)用研究的基礎(chǔ)設(shè)備。 3.2.1 CMB-1510B便攜式智能腐蝕速度測量儀工作原理 CMB-1510B是一種線性極化電阻探針的腐蝕測量儀，腐蝕速度測量的方法是測量極化電阻，是通過把-個小電壓施加到一個正在發(fā)生腐蝕的電極上，并測量裝置的陽極與陰極半電池或電極之間的腐蝕電流來

13、完成的。 3.2.2 CMB-1510B腐蝕測量儀的在線應(yīng)用研究 為滿足現(xiàn)場快速腐蝕監(jiān)測的需要，在不改變原設(shè)備性能的基礎(chǔ)上，對電極探頭部分進(jìn)行改進(jìn)。利用已建監(jiān)測點的掛片裝置進(jìn)行在線監(jiān)測。首先對掛片取放器的拉桿進(jìn)行改進(jìn)：將原有的實心拉桿改成空心桿，然后將CMB-1510B探頭改進(jìn)與空心桿下端實現(xiàn)對接，并將電極導(dǎo)線從空心桿上部拉出與監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行連接，實現(xiàn)在線密閉監(jiān)測，做到不停產(chǎn)、不倒流程、帶壓檢則。監(jiān)測裝置見圖12。 檢測操作步驟： 將電極安裝在探頭上，并拉稈拉起使探頭進(jìn)入套筒。 將取放器(套筒)與掛片器連接。 打開掛片器閥門。 將拉桿推入使電極浸沒在被測介質(zhì)中。 關(guān)閉掛片器閥門至鎖定拉桿不出現(xiàn)滑

14、動。 開啟CMB-1510B腐蝕測量儀進(jìn)行測量。 通過以上6個步驟即可實現(xiàn)在線快速腐蝕測量。測試完畢后，進(jìn)行以上步驟逆過程，方可取出探頭，進(jìn)行下一個監(jiān)測點的在線測量。 3.2.3 CMB-1510B腐蝕測量儀的現(xiàn)場應(yīng)用 在設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用前，我們進(jìn)行了大量室靜態(tài)、動態(tài)測試，以清水為被測對象，測試結(jié)果一般穩(wěn)定在0.1-0.2mn/a之間，且在測試20分鐘后較為穩(wěn)定。該測試結(jié)果與清水掛片測腐蝕速度較為吻合，為進(jìn)入現(xiàn)場測試奠定了良好基礎(chǔ)。 圖13 一廠209注水泵進(jìn)口 圖14 二廠濮一聯(lián)注水泵進(jìn)口 根據(jù)設(shè)備性能特點，在全局七個采油廠注水泵進(jìn)口、注水井確定了27個監(jiān)測點進(jìn)行快速監(jiān)測，首次取得了注入水水

15、質(zhì)的瞬時腐蝕數(shù)據(jù)，為與時反映注入水腐蝕狀況奠定了基礎(chǔ)，部分原始測試結(jié)果見圖13、14。 從圖13、14可以看出，測量結(jié)果從20分鐘以后，測量值趨于穩(wěn)定，測量值較為真實地反映了當(dāng)時介質(zhì)的腐蝕情況。 數(shù)據(jù)處理： 現(xiàn)場快速腐蝕監(jiān)測結(jié)果反映的是某時刻的腐蝕速度。在進(jìn)行測量時，要求水量穩(wěn)定，測試時間為1個小時，每4分鐘采集一個數(shù)據(jù)，從圖13、14可以看出，20分鐘以后數(shù)據(jù)為有效數(shù)值，最終測試結(jié)果以20分鐘以后所測數(shù)據(jù)的平均值做為該介質(zhì)的快速監(jiān)測結(jié)果。CMB-1510B成功運用于油田水系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測，為中原油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測又提供了一種快速檢測、評價手段。 4 腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)對中原油田防腐措施的參考與指導(dǎo)作用 明確了防腐目標(biāo)，使防腐工作有計劃、有目的地進(jìn)行。 腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)有效地監(jiān)督、評價用于生產(chǎn)系統(tǒng)各種防腐化學(xué)藥劑