腐蝕監(jiān)測技術在中原油田的應用

1、 腐蝕監(jiān)測技術在中原油田的應用摘要 本文通過對掛片失重法、實時在線監(jiān)測技術在中原油田生產系統(tǒng)的應用研究，明確了油田生產系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的腐蝕狀況、特征與變化趨勢，為腐蝕的防護提供了科學依據(jù)，為防腐措施的效果評價奠定了基礎，達到了腐蝕監(jiān)測目的。 關鍵詞監(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)濟損失7000多萬元，間接經(jīng)濟損失近2億元。為系統(tǒng)了解油田生產系統(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"油田生產系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測技術"的攻關研究。 2 中國腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡的建立 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"是指在生產系統(tǒng)中能達到以點代面的點；"系統(tǒng)性"是指圍繞整個油田生產系統(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、設計研究、設備安裝等過程，具有點多、面廣、難度大的特點，特別是現(xiàn)有生產系統(tǒng)上建立檢測點，而又不影響生產或基本不影響生產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），做到不停產安裝，安全可靠、快速（"便攜式帶壓開孔器"結構示意圖見圖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，產生了較大的社會和經(jīng)濟效益。研究改進的"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，滿足了油田生產系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)、部位的監(jiān)測要求，為系統(tǒng)采集油田地面生產系統(tǒng)腐蝕數(shù)據(jù)奠定了基礎（"帶壓試片、棒取放器"結構示意圖見

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"結構示意圖見圖4）。 3 腐蝕監(jiān)測技術 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，在使用標準片（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，對于特殊情況應進行拍照記錄與取樣。 3.1.1 中原油田生產系統(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），每期均較詳細的闡述和分析了腐蝕狀況與特點，為各級領導決策防腐措施提供了科學的理論依據(jù)。 通過對中國腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡的系統(tǒng)監(jiān)測，

9、明確了沿生產流程腐蝕變化趨勢（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)腐蝕嚴重，腐蝕速度遠遠大于0.076 mm /a，屬嚴重腐蝕，從而明確了水是中原油田腐蝕的載體。為此我們提出了以"注入水水質達標為中心的系統(tǒng)防腐綜合治理"是中原油田防腐蝕工作的重點目標，也是實現(xiàn)控制 腐蝕速度低于0.076 mm/a標準的關鍵所在。因此自1995年以來，中原油田狠抓注入水水質的達標工作，通過水質改性等一系列技術措施的實施使注入水水質得到明顯改善，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。 3.1.2 生產系統(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%的油井屬嚴重、極嚴重腐蝕（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)塊產出液腐蝕大于回注污水區(qū)塊產出液。 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)產出水腐蝕嚴重且點蝕、坑蝕遠遠大于均勻腐蝕，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

12、好轉，大量監(jiān)測資料表明腐蝕速度均低于0.076 mm/a的標準，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、外一些生產浸入式快速腐蝕監(jiān)測設備研究對比，選擇了中科院腐蝕與防護研究所生產的 CMB-1510B便攜式智能腐蝕速度測量儀做為我們開展在線應用研究的基礎設備。 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，在不改變原設備性能的基礎上，對電極探頭部分進行改進。利用已建監(jiān)測點的掛片裝置進行在線監(jiān)測。首先對掛片取放器的拉桿進行改進：將原有的實心拉桿改成空心桿，然后將CMB-1510B探頭改進與空心桿下端實現(xiàn)對接，并將電極導線從空心桿上部拉出與監(jiān)測設備進行連接，實現(xiàn)在線密閉監(jiān)測，做到不停產、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中。 關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，進行以上步驟逆過程，方可取出探頭，進行下一個監(jiān)測點的在線測量。 3.2.3 CMB-1510B腐蝕測量儀的現(xiàn)場應用 在設備進行現(xiàn)場應用前，我們進行了大量室靜態(tài)、動態(tài)測試，以清水為被測對象，測試結果一般穩(wěn)定在0.1-0.2mn/a之間，且在測試20分鐘后較為穩(wěn)定。該測試結果與清水掛片測腐蝕速度較為吻合，為進入現(xiàn)場測試奠定了良好基礎。 圖13 一廠209注水泵進口 圖14 二廠濮一聯(lián)注水泵進口 根據(jù)設備性能特點，在全局七個采油廠注水泵進口、注水井確定了27個監(jiān)測點進行快速監(jiān)測，首次取得了注入水水

15、質的瞬時腐蝕數(shù)據(jù)，為與時反映注入水腐蝕狀況奠定了基礎，部分原始測試結果見圖13、14。 從圖13、14可以看出，測量結果從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時介質的腐蝕情況。 數(shù)據(jù)處理： 現(xiàn)場快速腐蝕監(jiān)測結果反映的是某時刻的腐蝕速度。在進行測量時，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，最終測試結果以20分鐘以后所測數(shù)據(jù)的平均值做為該介質的快速監(jiān)測結果。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作用 明確了防腐目標，使防腐工作有計劃、有目的地進行。 腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)有效地監(jiān)督、評價用于生產系統(tǒng)各種防腐化學藥劑