海上油田注水系统腐蚀结垢现状及应对措施研究

摘要

胜利油田海洋采油厂的原油生产已进入中期注水开发阶段。近年来由于注入水组成和性质变化等原因造成的管柱腐蚀以及管线与地层的结垢问题日趋严重,显著影响了正常生产。
　　 本研究通过对垢样进行X射线衍射分析,发现该油区腐蚀产物以碳酸亚铁为主,结垢产物主要为白云石。采用标准失重法对影响腐蚀速率的溶解氧、温度、水的配伍性等主要因素逐一进行了考察。实验结果表明,挂片的腐蚀速率随温度改变呈抛物线形态变化,50-60℃是腐蚀速率最高的温度敏感带;挂片的腐蚀速率与水中的溶解氧含量呈正相关性;配伍性良好的回注水体系可在一定程度上降低挂片的腐蚀速率。介质与环境条件除单独影响挂片腐蚀过程外,还相互交叉叠加共同影响挂片的腐蚀速率。
　　 采用电化学方法对金属腐蚀过程进行了研究。结果显示,现场温度(50℃)下,挂片在三种水样中的腐蚀过程主要受阴极控制;挂片在海水中的腐蚀类型为全面腐蚀,但在采出水和水源井水中却存在孔蚀现象,且在采出水中的孔蚀反应电阻远大于水源井水(5.256E10>>195.4),因此挂片在采出水中腐蚀速率更小。
　　 实验室通过多因素条件实验,合成出适用于现场的HSJ新型缓蚀剂。HSJ缓蚀评价实验表明,该缓蚀剂可将挂片在不同水样中的腐蚀速率降低到油田腐蚀标准0.076mm·a-1以下,其性能和效果好于采油厂现用SK缓蚀剂及其他相关市售缓蚀剂,有望解决现场严重的腐蚀问题。在考查不同浓度HSJ缓蚀剂缓蚀效果的基础上,得出HSJ缓蚀剂在设备钢片表面的吸附形式符合Langmuir吸附规则,且该缓蚀剂在钢片表面既有化学吸附又有物理吸附。
　　 采用静态模拟方法,考察了回注水结垢过程以及影响结垢程度的各种因素,得出温度的升高可加剧回注水的结垢程度,且回注水的不配伍性也是引起结垢的重要因素。在此基础上,通过正交实验研制出有针对性的HCD-1阻垢剂,该阻垢剂对水源井水及海水-水源井水-采出水复配体系阻垢效果好,最佳使用浓度范围为20 mg·L-1～60 mg·L-1。