油田管道腐蝕的原因及解決辦法

油田管道腐蝕的原因及解決辦

法（新版）

Safetymanagementisanimportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthe

statemanagementandcontrolofallpeople,objectsandenvironmentsinproduction.

（安全管理）

單位:________________________

姓名：______________________

日期：______________________

編號(hào)：AQ-SN-0126

冶金安全I(xiàn)MetallurgicalSafety

冶金安全

油田管道腐蝕的原因及解決辦法（新版）

說明：安全管理是企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分，是一門綜合性的系統(tǒng)科學(xué)。

安全管理的對(duì)象是生產(chǎn)中一切人、物、環(huán)境的狀態(tài)管理與控制，安全管理是一

種動(dòng)態(tài)管理。可以下載修改后或直接打印使用（使用前請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容是否合

適）。

一、金屬腐蝕原理

（一）金屬的腐蝕；金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)作用下，

由于化學(xué)變化、電化學(xué)變化或物理溶解作用而產(chǎn)生的破壞。

（二）金屬腐蝕的分類

1.據(jù)金屬被破壞的基本特征分類

根據(jù)金屬被破壞的基本特征可把腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕

兩大類：

（1）全面腐蝕：腐蝕分布在整個(gè)金屬表面上，可以是均勻的，

也可以是不均勻的。如碳鋼在強(qiáng)酸中發(fā)生的腐蝕即屬此例。均勻腐

蝕的危險(xiǎn)性相對(duì)較小，因?yàn)槿糁懒烁g的速度，即可推知材料的

使用壽命，并在設(shè)計(jì)時(shí)將此因素考慮在內(nèi)。

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(2)局部腐蝕：腐蝕主要集中在金屬表面某一區(qū)域，而表面的

其他部分幾乎未被破壞。例如點(diǎn)蝕、孔蝕、垢下腐蝕等。垢下腐蝕

形成的垢下溝槽、塊狀的腐蝕，個(gè)易被發(fā)現(xiàn)，往往是在清垢后或腐

蝕穿孔后才知道。局部腐蝕的危害性極大，管線、容器在使用較短

的時(shí)間內(nèi)造成腐蝕穿孔，致使原油泄漏，影響油田正常生產(chǎn)。

2.據(jù)腐蝕環(huán)境分類

按照腐蝕環(huán)境分類，可分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐

蝕、土壤腐蝕。這種分類方法有助于按金屬材料所處的環(huán)境去認(rèn)識(shí)

腐蝕。

3.據(jù)腐蝕過程的特點(diǎn)分類

按照腐蝕過程的特點(diǎn)分類，金屬的腐蝕也可按化學(xué)腐蝕、電化

學(xué)腐蝕、物理腐蝕3種機(jī)理分類。

(1)金屬的化學(xué)腐蝕：金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解

質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。在化學(xué)腐蝕過程中，電子的

傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進(jìn)行的，因而沒有電流產(chǎn)生。但單

純化學(xué)腐蝕的例子是很少見的。很多金屬與空氣中的氧作用，在金

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屬表面形成一層氧化物薄膜。表面膜的性質(zhì)（如完整性、可塑性、

與金屬的附著力等）對(duì)于化學(xué)腐蝕速率有直接影響。它作為保護(hù)層

而具有保護(hù)作用，首先必須是緊密的、完整的。以金屬在空氣中被

氧化為例，只有當(dāng)生成的氧化物膜把金屬表面全部遮蓋，即氧化物

的體積大于所消耗的金屬的體積時(shí)，才能保護(hù)金屬不至于進(jìn)一步被

氧化。否則，氧化膜就不能夠蓋沒整個(gè)金屬表面，就會(huì)成為多孔疏

松的膜。

（2）金屬的電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液作用所發(fā)生的腐蝕,

是由于金屬表面發(fā)生原電池作用而引起的，這一類腐蝕叫做電化學(xué)

腐蝕。采油工程中的腐蝕過程通常是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕過程

由下列三個(gè)環(huán)節(jié)組成：

①在陽極，金屬溶解，變成金屬離子進(jìn)入溶液中：

Me-Men++ne（陽極過程）

②電子從陽極流向陰極；

③在陰極，電子被溶液中能夠吸收電子的物質(zhì)（D）所接受：

e—+D-[D-e-]（陰極過程）

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在陰極附近能夠與電子結(jié)合的物質(zhì)很多，但在大多數(shù)情況下，

是溶液中的H+和02。H一與電子結(jié)合形成H2,02在溶液中與電子

結(jié)合生成0H—：

2H++2e-H2

02+2H20+4e-*40H-（在中性或堿性液中）

02+4H++4e-2H20（在酸性介質(zhì)中）

以上三個(gè)環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系的，三者缺一不可，如果其中一個(gè)環(huán)

節(jié)停止進(jìn)行，則整個(gè)腐蝕過程也就停止。

金屬電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生，是由于金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)形成

了腐蝕原電池所致。

（3）物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用所引起的破壞,

如許多金屬在高溫熔鹽、熔堿及液態(tài)金屬中可發(fā)生物理腐蝕。

（三）金屬腐蝕速度的表示方法

金屬遭受腐蝕后.其質(zhì)量、厚度、機(jī)械性能、組織結(jié)構(gòu)、電極

過程都會(huì)發(fā)生變化，這些物理性能和力學(xué)性能的變化率可用來表示

金屬腐蝕的程度。在均勻腐蝕的情況下通常采用質(zhì)量指標(biāo)、深度指

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標(biāo)和電流指標(biāo)來表示。

1.質(zhì)量指標(biāo)

這種指標(biāo)就是把金屬因腐蝕而發(fā)生的質(zhì)量變化，換算成相當(dāng)于

單位金屬表面積于單位時(shí)間內(nèi)的質(zhì)量變化的數(shù)值。所謂質(zhì)量的變化,

在失重時(shí)是指腐蝕前的質(zhì)量與消除了腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量之間的差

值；在增重時(shí)系指腐蝕后帶有腐蝕產(chǎn)物時(shí)的質(zhì)量與腐蝕前的質(zhì)量之

差，可根據(jù)腐蝕產(chǎn)物容易去除或完全牢固地附著在試件表面的情況

來選取失重或增重表示法：

(2)金屬腐蝕速度的深度指標(biāo)此指標(biāo)表示單位時(shí)間內(nèi)金屬的厚

度因腐蝕而減少的量。在衡量不同密度的各種金屬的腐蝕程度時(shí)，

這個(gè)指標(biāo)很方便，與質(zhì)量指標(biāo)間有以下?lián)Q算關(guān)系：

vL=v?8.76/P(3-9)

式中vL----腐蝕的深度指標(biāo)，mm/a；

P-----被腐蝕金屬的密度，g/cm3o

除上述單位以外，在不少文獻(xiàn)中也經(jīng)常用mdd即mg/(dm2*d),

ipy(in/a),mpy(mil/a)等作為質(zhì)量指標(biāo)和深度指標(biāo)的單位，

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之間可以相互換算。根據(jù)金屬年腐蝕深度的不同，管道及儲(chǔ)罐的介

質(zhì)腐蝕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及大氣腐蝕性評(píng)價(jià)按SY/T0087-95進(jìn)行。

3.金屬腐蝕速度的電流指標(biāo)

此指標(biāo)是以金屬電化學(xué)腐蝕過程的陽極電流密度的大小來衡量

金屬的電化學(xué)腐蝕速度。可通過法拉第定律把電流指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)

聯(lián)系起來，兩者關(guān)系為：

ia=vXnX26.8X10-4/A(3-10)

式中ia-----腐蝕的陽極電流密度，A/cm2；

v-----金屬腐蝕的速度，g/(m2?h)；

n-----陽極反應(yīng)中化合價(jià)的變化值；

A-----參加陽極反應(yīng)的金屬的原子質(zhì)量，go

二、油氣田腐蝕環(huán)境

金屬腐蝕是金屬與周圍環(huán)境的作用而引起的破壞。影響金屬腐

蝕行為的因素很多，它既與金屬自身的因素有關(guān)，又與腐蝕環(huán)境相

連。了解這些因素，可以幫助我們?nèi)ソ鉀Q油氣田生產(chǎn)中的腐蝕問題,

弄清影響腐蝕的主要因素，從而采取有效的防腐措施，做好油氣田

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防腐工作。

(-)金屬材料的影響

1.金屬的化學(xué)穩(wěn)定性

金屬耐腐蝕性的好壞，首先與其本性有關(guān)。各種金屬的熱力學(xué)

穩(wěn)定性，可近似地用其標(biāo)準(zhǔn)平衡電位來評(píng)定。電位越正，金屬的穩(wěn)

定性越高，金屬越耐腐蝕。反之，金屬離子化傾向越高，金屬就越

易腐蝕。但是也有些金屬如A1等，雖然活性大，由于其表面易生成

保護(hù)膜，所以具有良好的耐蝕性能。金屬的電極電位和其耐蝕性只

是在一定程度上近似地反映其對(duì)應(yīng)關(guān)系，并不存在嚴(yán)格的規(guī)律。

2.金屬成分的影響

由于純金屬的各種性能不能滿足工業(yè)需要，因此在實(shí)際應(yīng)用中

多采用它們的合金。合金又分單相合金和多相合金。

(1)單相合金：單相固溶體合金，由于組織均一，具有較高的

化學(xué)穩(wěn)定性，因而耐腐蝕性就較高，如不銹鋼等。

單相合金的腐蝕速度與穩(wěn)定的貴金屬組分的加入量有一特殊的

規(guī)律叫“n/8”(原子分?jǐn)?shù))定律(n為正整數(shù)，一般為1,2,4,6,…),

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也就是當(dāng)貴金屬(或化學(xué)穩(wěn)定性較高的金屬)組分的含量占合金的

12.5%,25%,50%,…時(shí)，合金的耐腐性才突然提高。

(2)兩相或多相合金：由于各相的化學(xué)穩(wěn)定性不同，在與電解

質(zhì)溶液接觸時(shí)，在合金表面上形成許多腐蝕微電池，所以比單相合

金容易遭受腐蝕。但也有耐蝕性很高的多相合金，如硅鑄鐵、硅鉛

合金等。合金的腐蝕速度與以下三點(diǎn)有關(guān)：當(dāng)合金各組分存在較大

電位差時(shí)，合金就易腐蝕；若合金中陽極以夾雜物形式存在且面積

較小時(shí)，陽極首先溶解，使合金成為單相，對(duì)腐蝕不產(chǎn)生明顯的影

響；若合金中陰極相以夾雜物形式存在，陽極作為合金的基底將遭

受腐蝕，且陰極夾雜物分散性越大，腐蝕就越強(qiáng)烈。

3.金屬表面狀態(tài)的影響

表面光滑的金屬材料表面易極化，形成保護(hù)膜。而加工精糙不

光滑的金屬表面容易腐蝕，如金屬的擦傷、縫隙、穴寓等部位都是

天然的腐蝕源。粗糙的表而易凝聚水滴，造成大氣腐蝕，而深洼部

分則易造成氧濃差電池而受腐蝕?？傊?，金屬工件加工表面應(yīng)光潔。

4.金相組織與熱處理的影響

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金屬的耐蝕性能取決于金屬及合金的化學(xué)組分，而金相組織與

金屬的化學(xué)組合密切相關(guān)，但當(dāng)合金的成分一定時(shí)，隨加熱和冷卻

能進(jìn)行物理轉(zhuǎn)變的合金，其金相組織就與熱處理有密切關(guān)系，隨溫

度變化產(chǎn)生不同的金相組織，而后者的變化又影響了金屬的耐腐蝕

性。

5.變形及應(yīng)力的影響

金屬在加工過程中變形，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，其中拉應(yīng)力能引

起金屬晶格扭曲而降低金屬電位，使腐蝕過程加速，而壓應(yīng)力則可

降低腐蝕破裂的傾向。

（二）油田水腐蝕

水是石油的天然伴生物。水對(duì)金屬設(shè)備和管道會(huì)產(chǎn)生腐蝕。尤

其是含有大量雜質(zhì)的油田水對(duì)金屬會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。油田水中的

溶解鹽類對(duì)金屬腐蝕有很大影響，其中最主要的是氯化物。另一類

最常見的引起金屬腐蝕的物質(zhì)是水中溶解的氧氣、二氧化碳、硫化

氫等氣體。此外，油田水中存有的硫酸鹽還原菌等微生物也會(huì)對(duì)金

屬產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。下面針對(duì)油田水各種因素對(duì)腐蝕的影響分別作一

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介紹。

1.溶解氧的影響

油田水中的溶解氧在濃度小于Img/L的情況下也能引起碳鋼的

腐蝕。在油田產(chǎn)出水中本來不含有氧，但在后來的處理過程中，與

空氣接觸而含氧。淺井中的清水也含有少量的氧。氧氣在水中的溶

解度是壓力、溫度和氯化物含量的函數(shù)。氧氣在鹽水中的溶解度小

于在淡水中的溶解度。

碳鋼在室溫下的純水中腐蝕速度小于0.04mm/a,只有輕微的

腐蝕。如果水被空氣中的氧飽和后，腐蝕速度增加很快，其初始腐

蝕速度可達(dá)0.45mm/a。幾天之后，形成的銹層起了氧擴(kuò)散勢壘的

作用，碳鋼的腐蝕速度逐步下降，自然腐蝕速度約為0.1mm/a。這

類腐蝕往往是較均勻的主要腐蝕。而碳鋼在含鹽量較高的水中發(fā)生

的腐蝕將出現(xiàn)局部腐蝕，腐蝕速度可高達(dá)3?5mm/a。碳鋼在水中的

腐蝕，氧濃度和氧擴(kuò)散勢壘控制了整個(gè)腐蝕反應(yīng)的速度。光潔的碳

鋼表面，氧擴(kuò)散勢壘小，因而起始腐蝕速度較高。隨著腐蝕過程的

進(jìn)行，腐蝕產(chǎn)物的生成，擴(kuò)散勢壘產(chǎn)生，腐蝕速度則逐步下降，最

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后達(dá)到基本恒定的腐蝕速度。油田水中的溶解氧是碳鋼產(chǎn)生腐蝕的

因素，但不是惟一的因素，還有許多其他因素也影響腐蝕速度，因

此必須綜合考慮油田水水質(zhì)對(duì)腐蝕的影響。值得注意的是：必須依

靠氧化劑鈍化的金屬以及必須依靠氧化劑起緩蝕效果的緩蝕劑，溶

解氧則是一種防腐劑而不是腐蝕劑。

2.二氧化碳的影響

在大多數(shù)天然水中都含有溶解的C02氣體，它的主要來源是水

體或土壤中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行生物氧化時(shí)的分解產(chǎn)物。空氣中C02也

可溶入水中，不過空氣中的C02所占比例只有0.04%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所

以水中可溶的C02量只有0.5%mg/L。地層深處水中有時(shí)含有大量

C02,它是由地球的地質(zhì)化學(xué)過程產(chǎn)生的。C02和所有的氣體一樣，

它在水中的溶解度與壓力、溫度以及水的組成有關(guān)。某油井在不同

深度處C02的溶解度；C02分壓對(duì)水的pH值的影響；溫度對(duì)含有C02

水的pH值的影響。C02溶解度隨壓力的增加而增加，隨溫度的升高

而降低。

當(dāng)水中有游離C02存在時(shí)，水呈酸性反應(yīng)，即C02+H20===H+

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+HC0-3,由于水中H+離子的量增多，就會(huì)產(chǎn)生氫去極化腐蝕。所

以游離C02腐蝕，從腐蝕電化學(xué)的觀點(diǎn)看，就是含有酸性物質(zhì)而引

起的氫去極化腐蝕。此時(shí)腐蝕過程的陰極反應(yīng)為：2H++2eH2c02溶

于水呈弱酸性，因?yàn)槿跛嶂挥幸徊糠蛛婋x，所以隨著腐蝕過程的進(jìn)

行，消耗掉的氫離子會(huì)被弱酸的繼續(xù)電離所補(bǔ)充。陽極反應(yīng)：FeFe2

+2eo鋼材受游離C02腐蝕而生成的腐蝕產(chǎn)物都是易溶的，在金屬

表面不易形成保護(hù)膜。游離C02腐蝕受溫度的影響較大，因?yàn)楫?dāng)溫

度升高時(shí)，碳酸的電離度增大，所以升高溫度會(huì)大大促進(jìn)腐蝕。游

離C02腐蝕受壓力的影響也較大，腐蝕速度隨C02分壓的增大而增

加。若水中同時(shí)含有02和C02時(shí)，則鋼材的腐蝕就更嚴(yán)重。將含有

不同量的02和C02的水對(duì)鋼材作腐蝕試驗(yàn)。從圖中可以看到，02濃

度、C02濃度和溫度的升高均會(huì)加速腐蝕。這種腐蝕之所以比較嚴(yán)重,

是因?yàn)檠醯碾姌O電位高，易形成陰極，侵蝕性強(qiáng)；C02使水呈酸性，

破壞保護(hù)膜。這種腐蝕特征往往是金屬表面沒有腐蝕產(chǎn)物，腐蝕速

度很快。

3.硫化氫的影響

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含硫油田中與油共生的水往往含有硫化氫。干燥的硫化氫與二

氧化碳一樣都不具有腐蝕性，溶解于水中的硫化氫具有較強(qiáng)的腐蝕

性。碳鋼在含有硫化氫的水溶液中會(huì)引起氫的去極化腐蝕，碳鋼的

陽極產(chǎn)物鐵離子與水中的硫離子相結(jié)合生成硫化鐵。硫化鐵的溶度

積很小，是一類難溶沉淀物。含有大量懸浮的硫化鐵的水稱為“黑

水”。水中的溶解鹽類和溶解的C02對(duì)H2s的腐蝕有一定的影響。三

條曲線分別指出：鋼在含有H2S的蒸儲(chǔ)水（A）、含有H2S的鹽水（B）、

含有H2s和C02鹽水（C）中的腐蝕情況。由圖可知：鋼在含有H2s

的鹽水中的腐蝕速率最高；而在含有H2s的蒸鐳水中的腐蝕速率較

低。因?yàn)椴煌乃芤盒纬傻母g產(chǎn)物不一樣，所以腐蝕速率也不

同。鋼在蒸儲(chǔ)水中，最初形成保護(hù)性能差的Fe9s8,繼而形成保護(hù)性

能較好的磁黃鐵礦和黃鐵礦（FeS2）。在含有H2s的鹽水中只能形成

保護(hù)性能差的Fe9s8,所以腐蝕速率繼續(xù)增大，是屬于電化學(xué)腐蝕。

含H2s的水對(duì)金屬材料的腐蝕破壞還有兩種類型：一是氫脆，電化

學(xué)腐蝕產(chǎn)生的氫滲入鋼材內(nèi)部，使材料韌性變差，引起微裂紋，使

鋼材交脆；二是硫化物應(yīng)力腐蝕，在拉應(yīng)力和殘余張應(yīng)力作用下鋼

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材氫脆裂紋發(fā)展，致使鋼材破裂。以上兩種腐蝕可能在沒有任何征

兆的情況下，在短時(shí)間突然發(fā)生。這應(yīng)是預(yù)防的重點(diǎn)。發(fā)生在鋼表

面的腐蝕，陽極方面鐵被溶解形成Fe2+與02結(jié)合，H2s或C02取

決于電解質(zhì)溶液的組成。這些腐蝕產(chǎn)物或附著物的形成，如鐵銹包

括[Fe203?xII20],FeSx,Fe2c03。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),電子流向

陰極。在陰極表面，它們阻止了水的氧化作用產(chǎn)生0H—或H+變成

H2to綜上所述，水中溶解了02,C02,H2s等氣體后，水的腐蝕性

大大增強(qiáng)。事實(shí)上水中的溶解氣體是腐蝕的主要原因。

4.硫酸鹽還原菌的影響

隨著我國二次采油技術(shù)的發(fā)展，在絕大多數(shù)的油田集輸系統(tǒng)的

生產(chǎn)油井和注水井中發(fā)現(xiàn)存在有大量的硫酸鹽還原菌(SRB),SRB的

繁殖可使系統(tǒng)H2s含量增加，腐蝕產(chǎn)物中有黑色的FeS等存在，以

及水質(zhì)明顯惡化、變黑、發(fā)臭，不僅使設(shè)備、管道遭受嚴(yán)重腐蝕，

而且還可能把雜質(zhì)引入油品中，使其性能變壞。同時(shí)FeS,Fe(OH)

2等腐蝕產(chǎn)物還會(huì)與水中成垢離子共同沉積成污垢而造成管道的堵

塞，止匕外，SRB菌體聚集物和腐蝕產(chǎn)物隨注水進(jìn)入地層還可能引起地

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層堵塞，造成注水壓力上升，注水量減少，直接影響原油產(chǎn)量。

(1)SRB的類型及其特征：

SRB是一種在厭氧條件下使硫酸鹽還原成硫化物，而以有機(jī)物為

營養(yǎng)的細(xì)菌。自然界中，SRB主要有兩種類型，一種是無芽泡的脫硫

弧菌屬；一種是有芽抱的臘腸弧菌，它們都是異養(yǎng)細(xì)菌，與腐蝕有

關(guān)的硫酸鹽還原菌主要是這兩種細(xì)菌。油田常見的嚴(yán)重影響腐蝕的

是脫硫弧菌。這兩種細(xì)菌又可分成若干種。

(2)影響SRB生長繁殖的環(huán)境因素：

SRB與其他生物一樣受環(huán)境因素的制約，有利的環(huán)境可刺激細(xì)菌

生長繁殖，而不利的環(huán)境則抑制其生長，或引起變異，甚至死亡。

影響SRB生長的因素很多，現(xiàn)將主要的分別簡述中下：

①溫度：各類細(xì)菌都有其最適宜生長的溫度范圍，一般可將細(xì)

菌分為低溫型、中溫型和高溫型3個(gè)類型。它們的最低、最適宜和

最高生長溫度。

與大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)隨溫度升高而加速一樣，細(xì)菌的生長速度在

一定溫度范圍內(nèi)也隨溫度的升高而加速，通常溫度升高10℃,細(xì)菌

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的生長速度增加1.5?2.5倍。在最低或最高生長溫度范圍內(nèi)，細(xì)

菌尚能生長，超過此范圍細(xì)菌的生長將受到抑制甚至死亡。

類別

特征

脫硫弧菌屬

單個(gè)鞭毛(細(xì)菌的泳動(dòng)器官)或鞭毛束，不形成芽抱，通常含

有氫化酶，在醋酸鹽和葡萄糖中不生長，最適生長溫度25?30℃,

最適pH值為7.2

脫硫弧菌

(Dv.desulfuricans)

在無硫酸鹽的培養(yǎng)基丙酮酸鹽或膽堿中能生長

普通脫硫弧菌

(Dv.vulgaris)

需鹽脫硫弧菌

(Dv.salerigens)

專性需鹽(C1一)生物

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彎曲桿狀(弧狀)，有時(shí)呈螺旋

狀，偶爾呈直線狀，典型大小

為(3?5)nmX(0.1?1)um,

單鞭毛

巨大脫硫弧菌

(Dv.gigas)

呈較大變曲的桿狀或螺旋狀，(5?10)nmX(1.2-1.5)u

m,鞭毛束

非洲脫硫弧菌

(Dv.africans)

呈較長、細(xì)長形的桿狀，(5-10)umXO.5um,鞭毛束

臘腸形脫硫弧菌屬

有周毛的鞭毛，形成芽抱，在乳酸鹽中能生長

致黑臘腸形脫硫弧菌

(Dt.nigrificans)

喜溫性生物(適宜溫度55℃),桿狀，(3?6)umX(0.3?0.5)

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Pm,氫化酶活性未定，并不與硫酸鹽的還原相聯(lián)系，在無硫酸鹽的

培養(yǎng)基丙酮酸鹽中能生長

東方臘腸形脫硫弧菌

(Dt.orientis)

較精的彎曲桿狀，5PmX1,5pm,氫化酶利用顯不存在，最適

生長溫度30?37℃,最適pH值為7.2

瘤胃臘腸形脫硫弧菌

(Dt.ruminis)

桿狀，(3?6)PmXO.5um,在無硫酸鹽的培養(yǎng)基丙酮酸鹽中

能生長，最初在羊的瘤胃中發(fā)現(xiàn)

SRB的生長溫度，隨菌種不同分為高溫型和中溫型兩類，脫硫弧

菌屬于中溫型。中溫最適宜溫度為30?35℃；高溫型最適應(yīng)溫度為

55?60℃。值得注意的是，取自油田現(xiàn)場在溫度50℃左右下生長的

SRB,經(jīng)室內(nèi)在37℃下多次接種培養(yǎng)后的菌種，會(huì)失去在現(xiàn)場溫度

(50℃左右)下生活的能力而導(dǎo)致死亡。

②鹽濃度：大多數(shù)細(xì)菌最適宜生長的鹽濃度為0.85%?0.9%,

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海洋微生物必須在3%?5%的鹽濃度中才能良好的生長，而極端嗜

鹽菌(Halobacleriumsp)可以在飽和食鹽溶液中正常生長。油田水

系統(tǒng)中的SRB,通常對(duì)鹽濃度的適應(yīng)性較強(qiáng)，盡管各油田SRB長期生

活在鹽濃度有很大差異的環(huán)境中，但它們均可在較大的鹽濃度范圍

內(nèi)生存。

③氧：根據(jù)細(xì)菌對(duì)氧的生理反應(yīng)，可將細(xì)菌分為好氧菌、兼性

厭氧菌和壓氧菌3類。厭氧菌又可分為專性厭氧菌和耐氧厭氧菌。

氧對(duì)專性厭氧菌有毒，如果將此類菌置于空氣中就會(huì)死亡，耐氧厭

氧菌置于空氣中則不會(huì)死亡，但它的生長受到抑制。一般認(rèn)為SRB

屬專性厭氧菌，需要在嚴(yán)格的無氧條件下生長，SRB在空氣中暴露會(huì)

逐漸死亡，然而在未嚴(yán)格除氧的培養(yǎng)液中它們可以存活。尤其是它

們能在一個(gè)實(shí)際有氧而局部無氧的環(huán)境中迅速繁殖。

④pH值：pH值對(duì)細(xì)菌的生命活動(dòng)影響很大，細(xì)菌在一定酸堿度

的環(huán)境中才能正常生長繁殖。每一種細(xì)菌生長繁殖所能適應(yīng)的pH值

都有一定的范圍，即最低pH值、最適宜pH值和最高pH值。在最低

和最高pH值環(huán)境中，細(xì)菌尚能生存和生長。但速度緩慢且容易死亡。

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SRB生長活動(dòng)的pH值范圍較寬，一般在5.5?9.0之間，最適宜

pH值為7.。?7.5。

(3)控制SRB腐蝕的方法：

在油田生產(chǎn)系統(tǒng)中，為了防止微生物對(duì)管道、設(shè)備的腐蝕以及

產(chǎn)生污泥堵塞等問題，必須采取相應(yīng)的措施。人們?cè)诳刂芐RB的腐

蝕方面做了大量的工作，概括起來有以下幾種：

①改變介質(zhì)條件：突然改變SRB所處的環(huán)境條件，使細(xì)菌無法

適應(yīng)變化較大的某種環(huán)境，就能殺死細(xì)菌或使其生長繁殖受到抑制。

例如在注水系統(tǒng)，周期性地注入60℃的高溫水和高礦化度水，或適

當(dāng)調(diào)節(jié)pH值都可以抑制SRB的生長繁殖甚至死亡。

②投加化學(xué)殺菌劑：防止微生物生長，最容易實(shí)行而行之有效

的方法是投加化學(xué)殺菌劑。對(duì)SRB有較好殺滅作用的幾類殺菌劑有:

醛類化合物、季鏤鹽化合物、氟基類化合物和雜環(huán)類化合物。值的

注意的是，在使用某種殺菌劑時(shí)，除了通?？紤]的藥效、毒性、價(jià)

格、原料來源以及安全性和貯存穩(wěn)定性等因素外，還應(yīng)結(jié)合油田水

質(zhì)、SRB生長環(huán)境以及油田所用緩蝕劑、阻垢劑、破乳劑等藥劑的配

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伍性。此外，還應(yīng)考慮現(xiàn)場使用時(shí)，藥劑被介質(zhì)中各種懸浮物、沉

淀物等吸附的可能性。

③實(shí)施陰極保護(hù)：對(duì)于鋼材來說，在存在SRB的條件下，控制

其電位比普通保護(hù)電位負(fù)0.10V,就有較明顯的保護(hù)效果。

④涂層保護(hù)：選用合適的耐腐蝕的金屬或非金屬材料，涂覆鋼

鐵表面使其與介質(zhì)隔離，盡管這一方法不能控制介質(zhì)中SRB的生長

繁殖（除非在涂料中添加緩釋型殺菌劑），但只要涂層完整就能使鋼

鐵設(shè)備免遭SRB腐蝕。

5.溶解鹽類的影響

油田水中的溶解鹽類對(duì)水的腐蝕性有顯著的影響，在溶解鹽類

濃度非常低的情況下，不同的陰離子和陽離子對(duì)水的腐蝕程度也是

不同的。氯化物、硫酸鹽和重碳酸鹽是油田水中常見的溶解鹽類當(dāng)

蒸儲(chǔ)水中加入溶解的氯化物、硫酸鹽和重碳酸鹽時(shí)，鋼的腐蝕情況。

在圖中所指的陰離子濃度范圍內(nèi)，硫酸鹽離子對(duì)水的腐蝕性比氯化

物離子更大，而重碳酸鹽離子顯示出有抑制腐蝕的傾向。顯然，重

碳酸鹽離子抑制腐蝕能力隨著濃度增加而提高，但不能完全防止腐

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蝕。氯化鈉濃度對(duì)鐵在室溫下空氣飽和水中的腐蝕影響。腐蝕速率

先隨鹽濃度增加，然后降低，當(dāng)鹽濃度達(dá)到飽和時(shí)（26%NaCl）,腐

蝕速率降到比相應(yīng)蒸饋水中腐蝕值還低的數(shù)值?？傊?，含有溶解鹽

類的水的腐蝕性隨著溶解鹽濃度的增大而增大，直到出現(xiàn)最大值后

趨于減小。這里因?yàn)楹}量增加，鹽水導(dǎo)電性增大，腐蝕性增大；

但含鹽量足夠大時(shí)會(huì)明顯引起水中氧氣的溶解度降低，腐蝕性反而

下降。

6.pH值的影響

碳鋼在氧濃度為Img/K的純水中的腐蝕速度和pH值的關(guān)系。

pH值大約在4?10范圍內(nèi)時(shí)，腐蝕過程是受氧擴(kuò)散控制，因而腐蝕

速度不受pH值影響，氫氧化亞鐵由于腐蝕進(jìn)行而不斷更換，主體溶

液pH值可以在這個(gè)范圍內(nèi)變化，但金屬表面pH值保持在9.5左右。

水的pH值不大于4,在酸性范圍內(nèi)，碳鋼表面的氧化物覆蓋膜完全

溶解，碳鋼表面的pH值下降，碳鋼表面和酸性介質(zhì)直接接觸。這時(shí)

碳鋼表面上同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)去極化反應(yīng)，即氫去極化和酸性溶液中

的氧去極化。由于腐蝕產(chǎn)物沒有保護(hù)作用，碳鋼表面上進(jìn)行的是均

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勻腐蝕，上述情況實(shí)際上是碳鋼的酸洗過程。

水的pH值在10?13的堿性范圍內(nèi)時(shí)，碳鋼表面的pH值升高，

使Fe203轉(zhuǎn)化為具有鈍化性能的yFe203,腐蝕速度下降。然而當(dāng)pH

值過高時(shí)，腐蝕速度又會(huì)上升，其原因是碳鋼表面的鈍化膜在濃堿

溶液中溶解成可溶性的鐵酸鈉（NaFeO2）。反應(yīng)式為：

Fe304（鈍化膜主要成分）+4NaON====2NaFeO2+Na2FeO2+21120

當(dāng)碳鋼和濃堿直接接觸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生析氫反應(yīng)，反應(yīng)式為：Fe+

2NaOHNa2FeO2+H2t該反應(yīng)在室溫時(shí)較慢，碳鋼腐蝕速度只有0.1?

4mm/a。但在高溫沸騰時(shí)，則可達(dá)幾十mm/a,而且伴隨有氫危害。

因此，當(dāng)鍋爐中使用堿作為緩蝕劑時(shí)，必須嚴(yán)格控制pH值。上述情

況僅適用于碳鋼在蒸饋水中的腐蝕，氧擴(kuò)散勢壘層是單一的換氧化

物。碳鋼在含有溶解鹽類水中的腐蝕速度與pH值的關(guān)系。該圖的特

點(diǎn)是pH=7的腐蝕速度為分界線。也就是說沒有保護(hù)措施的碳鋼在

堿性水中的均勻腐蝕速度將低于酸性水，pH值在4-10范圍內(nèi)同樣

存在pH值對(duì)腐蝕速度的影響。這一結(jié)論僅適用于常溫下碳鋼的全面

腐蝕，當(dāng)水溫較高時(shí)，如果出現(xiàn)沉積物又不加以控制，則將導(dǎo)致嚴(yán)

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重的中局部腐蝕。因此可以認(rèn)為堿性體系將會(huì)降低碳鋼均勻腐蝕速

度，但有可能增加局部腐蝕的危險(xiǎn)。

7.溫度影響

當(dāng)腐蝕由氧擴(kuò)散控制時(shí)，在給定氧濃度下，大約每升高30℃溫

度，腐蝕速度增加一倍。在允許溶解氧逸出的敝口容器內(nèi)，到達(dá)80℃

之前，腐蝕速度隨溫度升高而增加，然后逐漸降低，在沸點(diǎn)時(shí)，降

到很低的數(shù)值。80℃以后腐蝕速度的降低是和溫度升高時(shí)水中氧的

溶解能力顯著下降有關(guān)，這種影響最終超過了由于溫度升高引起的

加速腐蝕作用。而在封閉的系統(tǒng)內(nèi)，氧不能逸出，所以腐蝕速度不

斷隨溫度升高而增加，直到所有氧都被消耗完為止。當(dāng)腐蝕與析氫

反應(yīng)有關(guān)時(shí)，那么溫度每升高30℃,腐蝕速度增加還不止一倍。例

如，鐵在鹽酸中的腐蝕速度大約溫度每升高10C就增加一倍。

三、采油工程中的腐蝕控制

（一）防腐蝕設(shè)計(jì)的一般原則

1.調(diào)查腐蝕因素

腐蝕存在于油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，腐蝕因素千差萬別。

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因此，在防腐蝕工程設(shè)計(jì)中，首先要對(duì)被保護(hù)對(duì)象所處的環(huán)境以及

輸送或儲(chǔ)存的介質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，抓住影響腐蝕的主要因素，做到對(duì)癥

下藥，發(fā)揮防腐投資的最佳經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，提高油氣田防腐的整

體技術(shù)水平。在油氣田最常見的腐蝕性介質(zhì)有土壤、水、原油、天

然氣和大氣。

(1)水腐蝕性調(diào)查主要包括：

①測定所用鋼材在所接觸水中的腐蝕速率。

②根據(jù)工程的實(shí)際需要測定所接觸水中的溶解氧、二氧化碳、

硫化氫、總礦化度、pH值、細(xì)菌以及導(dǎo)電率。

(2)原油的腐蝕性主要測定原油的含水、硫化氫、二氧化碳、

細(xì)菌以及鹽類，當(dāng)原油含水達(dá)到30%時(shí)，其腐蝕性明顯加重。

(3)天然氣腐蝕性調(diào)查：

①天然氣中的含水、硫化氫、二氧化碳、氧與其他鹽類。

②溫度。

③流速。

2.確定技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理的防腐蝕措施眾所周知，防腐蝕的

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目的在于延長設(shè)備的使用壽命，確保安全生產(chǎn)，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。

如果采用的防腐蝕技術(shù)不成熟可靠，則有可能事與愿違，出現(xiàn)相反

的結(jié)果。然而如果片面地強(qiáng)調(diào)技術(shù)的先進(jìn)性而忽略了經(jīng)濟(jì)上的可行

性，同樣達(dá)不到防腐蝕的目的。因此，設(shè)計(jì)選用的任何一種防腐蝕

技術(shù)，必須是技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)可行。

(1)正確選用金屬材料：根據(jù)使用環(huán)境正確選用金屬材料以減

輕腐蝕影響，如大氣腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)選用低合金鋼，酸性環(huán)境選用

經(jīng)過特殊處理的碳素鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼,

高濃度氯離子環(huán)境不宜選用不銹鋼等等，此外，應(yīng)注意材料的相容

性，減輕電偶腐蝕。

(2)合理設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)：

①結(jié)構(gòu)形式盡量簡單，便于防腐施工與檢修。

②減小溶液的停滯與積聚，防止殘留液腐蝕與沉積物腐蝕。

③盡可能不采用鉀接結(jié)構(gòu)而采用焊接結(jié)構(gòu)，避免形成縫隙腐蝕。

減小焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，防止應(yīng)力腐蝕破裂。

④防止高速流體直接沖擊設(shè)備而造成沖擊腐蝕，在不影響工藝

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條件的情況下，可在需要的地方安裝可拆卸的擋板或折流板。

⑤減小應(yīng)力集中與局部過熱。

⑥同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能采用同一種金屬材料或電偶序中位置相

近的材料，避免產(chǎn)生電偶腐蝕。

（3）合理地使用覆蓋層：覆蓋層在油氣田的腐蝕控制中占有十

分重要的位置，它的主要作用是將腐蝕性介質(zhì)與金屬構(gòu)筑物隔離開

來以達(dá)到防腐蝕的目的。在油氣田建設(shè)中，通常所使用的金屬管道

與容器，一般均使用覆蓋層防腐。根據(jù)表面覆蓋層材料的不同可分

為金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層：

①金屬覆蓋層應(yīng)具有的性質(zhì)：

a.覆蓋層本身在介質(zhì)中耐蝕與基體金屬結(jié)合牢固，附著力好。

b,覆蓋層完好，孔隙率小。

c.有良好的物理機(jī)械性能。

d.有一定的厚度和均勻性。

②非金屬覆蓋層應(yīng)具有的性質(zhì)：

a.有良好的電絕緣性，覆蓋層的表面電阻不小于10000。-m2；

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耐擊穿電壓不低于下式計(jì)算的數(shù)值。當(dāng)覆蓋層厚度6>1mm時(shí)：

U=78438(3-11)

當(dāng)覆蓋層厚度6Vlmm時(shí)：

u=32946(3-12)

式中口-----覆蓋層的耐擊穿電壓，V；

S-----覆蓋層厚度，mm。

b.覆蓋層應(yīng)具有一定的耐陰極剝離強(qiáng)度的能力，并能長期保持

恒定的電阻率。

c.應(yīng)有足夠的強(qiáng)度：有一定的抗沖擊強(qiáng)度，以防止由于搬運(yùn)和

土壤壓力而造成損傷；有良好的柔韌性，以確保金屬管道或其他金

屬構(gòu)筑物施工時(shí)彎曲而不致覆蓋層損傷；有良好的耐磨性，以防止

介質(zhì)對(duì)覆蓋層的沖蝕或自然磨擦；與金屬必須有良好的粘結(jié)性，即

附著力要好。

d.應(yīng)有良好的穩(wěn)定性：耐水性好，吸水率?。荒痛髿饫匣?，性

能好，在各類氣相介質(zhì)中耐老化時(shí)間長，保色時(shí)間長；化學(xué)穩(wěn)定性

好，在所使用的介質(zhì)中，不變質(zhì)，不脫落，不開裂，不溶脹；有足

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夠的耐熱性與耐低溫性。

e.覆蓋層的破損要易于修補(bǔ)：選擇覆蓋層類型時(shí)，既要考慮覆

蓋層本身的性質(zhì)，也要考慮使用的環(huán)境與投資的效益回報(bào)。例如選

擇某種覆蓋層時(shí)，不僅要考慮被涂物的使用條件與選用的覆蓋層適

應(yīng)范圍的一致性，考慮被涂物表面的材料性質(zhì)與施工條件的可能性,

還要考慮選擇該覆蓋層的經(jīng)濟(jì)效果與覆蓋層產(chǎn)品的正確配套。隨著

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，覆蓋層設(shè)計(jì)應(yīng)本著可

靠、實(shí)用、長效、先進(jìn)的原則，因地制宜，合理使用。不斷提高油

氣田防腐蝕的質(zhì)量與水平。

（4）陰極保護(hù)：陰極保護(hù)是目前國內(nèi)外公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)有效的防腐

蝕措施。陰極保護(hù)系統(tǒng)分外加電流與犧牲陽極兩種：

①采用外加電流或犧牲陽極的依據(jù)：

a.工程項(xiàng)目的規(guī)模與幾何形狀。較大的工程項(xiàng)目一般選用外加

電流，被保護(hù)金屬構(gòu)筑物復(fù)雜的宜選用犧牲陽極。

b.有無經(jīng)濟(jì)方便的電源。

c.介質(zhì)導(dǎo)電率的大小。在導(dǎo)電率小的介質(zhì)中，一般選用外加電

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流。

d.在雜散電流地區(qū)，對(duì)管地電位有顯著波動(dòng)影響時(shí)，不宜用犧

牲陽極。

e.犧牲陽極的替換可能性，如果犧牲陽極更換方便，宜選用犧

牲陽極，否則選用外加電流。

f.在兩種方法均適用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來決定選

擇何種系統(tǒng)。

②陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：

a.對(duì)被保護(hù)金屬提供足夠的保護(hù)電流，并使保護(hù)電流的分布達(dá)

到理想的保護(hù)效果。

b.盡可能降低對(duì)鄰近地下金屬構(gòu)筑物的干擾影響。

c.設(shè)計(jì)的陰極保護(hù)系統(tǒng)，其壽命應(yīng)與被保護(hù)金屬的壽命相一致。

d.陽極裝置應(yīng)設(shè)置在不易受干擾與損傷的地方。

③外加電流陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)原則：

a.在金屬構(gòu)筑物的外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)其保護(hù)

范圍要留有10%的余量。其輔助陽極的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)與被保護(hù)金屬的

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設(shè)計(jì)要求相匹配，一般不宜小于20年。

b.設(shè)計(jì)外加電流陰極保護(hù)時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)系統(tǒng)與外部金屬構(gòu)筑

物之間的干擾影響，在需要的場合，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。其直

流電源的額定功率應(yīng)留有50%的余量，其輸出阻抗應(yīng)與回路的電阻

相匹配。

④犧牲陽極陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)原則：

a.鎂陽極適用于電阻率較高的土壤，當(dāng)土壤（或水）電阻率小

于100。?m,pH值不大于4時(shí)不宜采用，在交流干擾地區(qū)應(yīng)用鎂陽

極時(shí)應(yīng)注意其電位的穩(wěn)定性，防止極性逆轉(zhuǎn)。

b.鋁陽極一般不在土壤中使用，當(dāng)土壤中氯離子濃度較高時(shí)，

或在油田污水環(huán)境中可以使用。

c.鋅陽極一般應(yīng)用于土壤電阻率在15Q-m以下的環(huán)境。當(dāng)技

術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，鋅陽極的應(yīng)用范圍可擴(kuò)大到土壤電阻率約30。?m

的地點(diǎn)，當(dāng)環(huán)境溫度高于65C時(shí)嚴(yán)禁應(yīng)用鋅陽極，以免產(chǎn)生極性逆

轉(zhuǎn)。

d.犧牲陽極在土壤中的應(yīng)用應(yīng)采用適合陽極工作的填包料，填

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包料厚度一般不小于100mm，填包料的電阻率不大于1.5Q?m,并

宜選用袋裝法埋設(shè)。

e.陽極宜埋在潮濕的土壤中，深度不宜小于1m,在凍土地區(qū)應(yīng)

埋在凍土層以下。f.在陽極與被保護(hù)金屬之間不得有其他金屬體。

g.犧牲陽極陰極保護(hù)法適應(yīng)于有良好電絕緣覆蓋層的金屬體。

h.犧牲陽極陰極保護(hù)法適應(yīng)于金屬容器的陰極保護(hù)。保護(hù)金屬

容器內(nèi)壁時(shí)，陽極應(yīng)全部浸在腐蝕介質(zhì)中，并盡量設(shè)置在每個(gè)分隔

室的中心位置，以獲得保護(hù)電流的均勻分布。

(5)介質(zhì)處理:

對(duì)油氣田生產(chǎn)過程中的腐蝕性介質(zhì)進(jìn)行機(jī)械的、化學(xué)的、生物

的處理，從而降低介質(zhì)的腐蝕性，是油氣田常用的防腐蝕技術(shù)之一。

介質(zhì)處理設(shè)計(jì)的一般原則是：

①脫除水中的氧，使水中溶解氧含量小于0.05mg/L,抑制氧

腐蝕。

②脫除水中的硫化物與游離二氧化碳，使其在水中的含量小于

10mg/Lo

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③殺菌，使水中硫酸鹽還原菌(SRB)小于102個(gè)/ml。

④沉降在除水中的懸浮固體含量，使其小于3mg/L。

⑤干燥與凈化天然氣，減輕天然氣對(duì)金屬管道與設(shè)備的腐蝕。

(6)添加緩蝕劑：

緩蝕劑保護(hù)是油氣田控制金屬腐蝕的一種重要措施。采用緩蝕

劑保護(hù)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)中凡是與介質(zhì)接觸的金屬體均可受到保護(hù)，這

是任何其他防腐蝕措施都不可比擬的。由于腐蝕介質(zhì)的多樣性與復(fù)

雜性，因此，緩濁劑保護(hù)的應(yīng)用具有嚴(yán)格的選擇性。對(duì)于一個(gè)特定

的工程與特定的介質(zhì)條件，設(shè)計(jì)緩蝕劑保護(hù)前一般要進(jìn)行緩蝕劑的

評(píng)選，以求得合適的品種，正確的工藝，恰當(dāng)?shù)挠昧?，從而獲得較

好的防腐效果。緩蝕劑保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)考慮以下因素：

①緩蝕劑用量。一般情況下，金屬腐蝕的速率是隨緩蝕劑濃度

的增加而降低的，但二者的關(guān)系有極限值，當(dāng)緩蝕劑的濃度超過極

限值時(shí)，金屬的腐蝕速率不僅不下降，反而會(huì)升高。

②溫度的影響。大多數(shù)有機(jī)緩蝕劑與許多無機(jī)緩蝕劑，溫度升

高，緩蝕率降低。但有些緩蝕劑溫度升高，緩蝕率也增高，如7701,

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7801等等。

③介質(zhì)的流動(dòng)速度。在大多數(shù)情況下，介質(zhì)流速加快，緩蝕率

降低，但有時(shí)緩蝕率提高，這取決于緩蝕劑在介質(zhì)中的分散狀況。

④緩蝕劑的選擇原則：

a.在油、水中溶解性能好，即在水中分散性好，并微溶于油；

b.緩蝕劑與其他添加劑配伍性能好；

c,對(duì)細(xì)菌有一定的抑制作用，不能助長細(xì)菌繁殖；

d.不產(chǎn)生沉淀、結(jié)垢，且緩蝕率高。

3.積極穩(wěn)妥地采用防腐蝕新技術(shù)

在防腐工程設(shè)計(jì)中，推廣采用防腐蝕的“四新”，必須有完整的

鑒定材料，充分的理論依據(jù)。并應(yīng)在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本油氣田的實(shí)

際進(jìn)行小型室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)，驗(yàn)證積累技術(shù)數(shù)據(jù)。得到

本單位有關(guān)部門專家的認(rèn)可后方能大面積推廣。

4.防腐蝕工程設(shè)計(jì)，必須遵守技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是多年實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是經(jīng)過本行業(yè)技術(shù)

專家充分論證的技術(shù)文件，具有充分的權(quán)威性，因此，防腐蝕工程

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設(shè)計(jì)，必須嚴(yán)格遵守國家和行業(yè)制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，使防腐設(shè)

計(jì)有章可循，有法可依，避免主觀性。

（二）采油工程中的腐蝕特點(diǎn)及對(duì)策油氣田是使用鋼材的大戶。

在采油工程中，從井筒到地面油氣集輸、原油加工、污水處理，都

需要鋼鐵。因此油氣田的腐蝕存在于各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本節(jié)主要介紹

油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕特征、因素及防腐措施。

1.油井的腐蝕

油田開發(fā)初期，含水率較低，油井的腐蝕并不嚴(yán)重，隨著含水

的升高，油井井下采油工具、下井管柱的腐蝕日益嚴(yán)重。如中原油

田明123井，從1984年投產(chǎn)至1989年，一直未更換過油管，1989

年后，含水增加到70%以上，僅從1989年到1990兩年時(shí)間里，連

續(xù)發(fā)生油管刺漏和斷脫事故5次，油管腐蝕成很深的溝槽狀，其中

一根油管斷成三段。從穿孔的形狀看，大部分呈圓形或橢圓形，外

小內(nèi)大，呈外八字形，說明油管的腐蝕是從管內(nèi)開始的。采油井井

下工具的腐蝕規(guī)律基本上與油管的腐蝕規(guī)律相同，均是在油井出現(xiàn)

游離水后腐蝕才嚴(yán)重。所不同之處在于，由于抽油桿、活塞、閥等

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均處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以還存在著腐蝕。因此它們的損壞程度勝于油

管。中原油田采油二廠統(tǒng)計(jì)了1989年1?7月份檢泵的腐蝕情況，

發(fā)現(xiàn)腐蝕最嚴(yán)重的為缸套和固定閥，它們各占40%及32%；這是因

為缸套始終處于受磨狀態(tài)，而固定閥球受流體的沖擊。易產(chǎn)生渦流

腐蝕。抽油桿由于受到拉應(yīng)力的作用，在產(chǎn)出液中含有一定濃度的

H2S時(shí)。則抽油桿還易產(chǎn)生硫化物應(yīng)力腐蝕斷裂。油井的腐蝕主要有

兩種腐濁因素造成的，分別介紹如下：

(l)C02腐蝕：C02的腐蝕又稱為無硫腐蝕，其腐蝕特征是深

坑和環(huán)狀腐蝕。國內(nèi)外油田腐蝕絕大多數(shù)屬于此種類型，如華北油

田留路斷塊，產(chǎn)出氣中C02含量達(dá)40%左右，開采一年后就先后有

3口高產(chǎn)井腐蝕報(bào)廢；吉林油田萬五井日產(chǎn)C02氣2X104m3,投產(chǎn)

不到3年，油套管腐蝕得千瘡百孔。低濃度的C02腐蝕通常在油井

生產(chǎn)幾年后，才變得嚴(yán)重起來，并與高礦化度鹽水產(chǎn)出量有關(guān)，當(dāng)

含水率達(dá)到40%?50%后，油井常呈腐蝕狀態(tài)，油管螺紋損壞是C02

腐蝕的主要問題來源。根據(jù)C02分壓的大小，一般可確定是否存在

腐蝕：分壓超過0.2MPa,有腐蝕；分壓為0.05~0.2MPa,可能

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有腐蝕；分壓小于0.05MPa,無腐蝕。

(2)H2s腐蝕：H2s腐蝕特點(diǎn):

①硫化氫離解產(chǎn)物HS—,S2—對(duì)腐蝕都有促進(jìn)作用。

②不同條件下生成的腐蝕產(chǎn)物性質(zhì)不同。如低溫下形成的FexSy

促進(jìn)腐蝕，溫度較高時(shí)形成的FeS則抑制腐蝕。

③H2s除能引起局部腐蝕外，還容易引起氫脆和應(yīng)力腐蝕，材料

在很短時(shí)間內(nèi)可發(fā)生斷裂。決定H2s腐蝕的因素是H2s分壓。目前

比較公認(rèn)的結(jié)論是H2S分壓超過1X10-4MPa時(shí)，材料對(duì)氫脆和應(yīng)

力腐蝕有敏感性。

(3)防腐措施：

①油井環(huán)形空間投加緩蝕劑，利用緩蝕劑的自重以及擴(kuò)散方式

到達(dá)井底后隨產(chǎn)出液返出，緩蝕劑所經(jīng)過的地方都將吸附上一層緩

蝕劑膜，從而抑制了井下設(shè)備的腐蝕。

②推廣使用陶瓷閥球、閥座。

③使用玻璃鋼抽油桿。

④在含硫油氣田，盡量使用低強(qiáng)度油套管和抽油桿。

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2.集輸管線的腐蝕

集輸管線是將油井產(chǎn)出液（油、氣、水）輸送到聯(lián)合站的管線,

集輸管線的腐蝕與油井含水率、出砂、產(chǎn)出水的性質(zhì)、流速等有密

切關(guān)系。分析中原、勝利等油田集輸管線的腐蝕情況，存在著以下

腐蝕規(guī)律：

（1）使用周期短，穿孔頻繁的管線多發(fā)生在管線設(shè)計(jì)規(guī)格過大,

液量小，含水高，輸送距離遠(yuǎn)的情況下。含水超過70%,流速低于

0.2?0.3m/s時(shí)腐蝕更為嚴(yán)重。

（2）集輸管線的腐蝕多發(fā)生在管線底部。剖開管子后發(fā)現(xiàn)管線

底部存在著連續(xù)或間斷的深淺不一的腐蝕坑。這些蝕坑上面有的覆

蓋有腐蝕產(chǎn)物及垢，有的呈現(xiàn)金屬基體光亮顏色，腐蝕形態(tài)為坑蝕

或溝槽狀。

（3）若管線內(nèi)防腐不好或根本未進(jìn)行內(nèi)防腐的管線比采取內(nèi)防

的管線腐蝕要嚴(yán)重得多。

（4）油井出砂量大的區(qū)塊腐蝕更為明顯。在流速低的情況下，

砂在重力情況下沉積于管線的底部。隨著油氣壓力時(shí)大時(shí)小、時(shí)快

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時(shí)慢的脈動(dòng)，采出液不停地沖刷管線的底部，形成沖刷腐蝕，從而

加劇了管線的腐蝕穿孔。

(5)管線的材質(zhì)對(duì)腐蝕的影響也很大。無縫鋼管一般比螺紋鋼

管抗腐蝕，其原因是有的螺紋鋼管含有超標(biāo)的非金屬夾雜物，如MnS,

Ca,Si,Mn,S等。

(6)管線穿孔多發(fā)生在管線中下游，這是因?yàn)橹邢掠螌恿髭厔?/p>

更明顯。

(7)集輸過程中摻入清水后，腐蝕更加嚴(yán)重。

(8)在含水低于60%時(shí)，油與水能形成穩(wěn)定的油包水型乳化液,

即使伴生氣中含有C02,因?yàn)楣芫€接觸的是油相，腐蝕很輕微；另一

方面，含水低時(shí)產(chǎn)出液中一般不含SRB；含水率大于60%時(shí)，出現(xiàn)

游離水，此時(shí)管道內(nèi)液體為“油包水+游離水”或“油包水+水包

油”的乳化液。當(dāng)含水繼續(xù)升高時(shí)，游離水的量可形成水墊，托起

油包水乳化液。此時(shí)管線底部為水，中部為油包水，上部為伴生氣。

管線的底部直接接觸水，如果水中含有C02或SRB或02,底部的腐

蝕必然嚴(yán)重得多。吉林油田在管線不同部位掛片證實(shí)，底部的腐蝕

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速度為中上部的2?70倍。盡管各油田集輸管線的腐蝕原因不盡相

同，但歸納起來，有以下3種：

(l)SRB的腐蝕：管線內(nèi)的環(huán)境適合于SRB生長時(shí)，SRB可造

成管線底部點(diǎn)蝕穿孔。某采油廠一條集輸管線，其規(guī)格為①273mm義

7mm螺紋管，日輸液約350m3,含水80%,因液量少，流速只有0.1m

/s左右，下游溫度只有38℃,正好適合于SRB生長。經(jīng)測試，管

線底部污水中SRB含量達(dá)到4.5X106個(gè)/mL,腐蝕產(chǎn)物中含有大

量硫化物。該管線使用3年后發(fā)生穿孔。

(2)02的腐蝕：一般情況下，集輸管線污水中不含有溶解氧。

在流程不密閉或因管線液量不夠以及油井需摻水降粘時(shí)摻入含氧清

水后，可能含有少量溶解氧。即使含有微量氧，腐蝕也是很嚴(yán)重的。

某采油廠南一集輸管線，1985年投產(chǎn)后到1989年運(yùn)行一直正常，后

來因管線上游液量不夠，在1988年摻入了含氧4?5111g/L的清水，

在摻水一年半后發(fā)生穿孔，更換后的新管線穿孔周期更短，只有5

個(gè)月。采取摻入處理好不含氧的水以及內(nèi)防腐管線后，腐蝕才得到

控制。

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(3)C02的腐蝕：在管線介質(zhì)中未發(fā)現(xiàn)02,SRB,H2s時(shí)，管線

的腐蝕一般是C02引起的。腐蝕嚴(yán)重的程度與伴生氣中C02的含量

以及水質(zhì)有關(guān)。污水中C1—的存在，使得碳鋼容易發(fā)生點(diǎn)蝕穿孔。

通過以上的分析可以看出，集輸管線的腐蝕是多方面的，與工

藝流程設(shè)計(jì)(流速、輸液量)、輸送介質(zhì)(水質(zhì)、砂)、管材質(zhì)量有

關(guān)。集輸管線防腐措施：

(1)搞好管線設(shè)計(jì)：在回壓允許情況下，盡量避免過大的管徑,

使流體在管線中保持合理的流速，使流態(tài)達(dá)到紊流狀態(tài)。油井出砂

沒機(jī)會(huì)在管線內(nèi)沉積，從而避免了SRB腐蝕。

(2)新上管線應(yīng)采取內(nèi)防腐措施，如水泥砂漿、環(huán)氧涂料等，

而且應(yīng)保證施工質(zhì)量。

(3)對(duì)已建成的管線，從端點(diǎn)投加殺菌緩蝕劑，加藥濃度不低

于30mg/L,緩蝕率可達(dá)到60%以上。

(4)施工前對(duì)管材進(jìn)行綜合化驗(yàn)，確保使用合格鋼材。

(5)在含砂區(qū)塊，可采取加擋砂板等措施。

(6)推廣使用玻璃鋼等非金屬管材。

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