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| 油田污水腐蝕程度有哪些影響因素 |
| 發(fā)布時(shí)間：2022/11/3 來源：中能興恒建設(shè)有限公司 閱讀：2444次 |
隨著中國(guó)油田開發(fā)的不斷深入，很多油田已由開發(fā)初期的低含水量過渡到開發(fā)中后期的高含水量，這使得油田開采過程中產(chǎn)生的污水量不斷增加，與之同時(shí)帶來的設(shè)備腐蝕問題也日益嚴(yán)重。具有腐蝕性的油田污水不僅造成了污水運(yùn)輸管線的刺漏和穿孔，而且給污水處理設(shè)施的運(yùn)行也帶來極大的不便。可見，在油田污水處理問題上，控制腐蝕已成為一個(gè)急待解決的問題。
1、油田污水腐蝕影響因素
油田污水的腐蝕主要表現(xiàn)為對(duì)鋼制管道設(shè)備的電化學(xué)腐蝕，影響其腐蝕程度的影響因素包括溶解氧、Cl-、CO2、pH、微生物等。
(1)溶解氧的影響。溶解氧對(duì)鋼材的腐蝕是最直接的，也是污水中鋼材局部腐蝕最主要成因之一。在鋼材中通常含有一些惰性雜質(zhì)，可與鐵構(gòu)成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e；陰極反應(yīng)：O2+2H++2e→2OH-，并且這種腐蝕在一定程度上隨溶解氧的濃度增大而增大。當(dāng)溶解氧濃度增加到一定值時(shí)，鐵表面會(huì)出現(xiàn)一層鈍化氧化膜，使腐蝕過程被抑制。
(2)Cl-對(duì)腐蝕的影響。活潑性強(qiáng)的Cl-會(huì)吸附在金屬表面的鈍化膜上，擠掉膜上的氧原子與鈍化膜中的陽離子結(jié)合成為可溶性氯化物，露出新的鐵面，加速腐蝕。相關(guān)研究表明，當(dāng)油田污水中 [Cl-]<3 000mg/L時(shí)，隨著 Cl-濃度的升高，腐蝕率逐漸增大；當(dāng)[Cl-]>3000mg /L時(shí)，隨著Cl-濃度的繼續(xù)升高，腐蝕率反而下降。這是因?yàn)镃l-濃度過高時(shí)，會(huì)使氧的溶解度顯著降低，致使吸氧腐蝕率降低。
(3)CO2對(duì)腐蝕的影響。CO2溶解于水中呈弱酸性，會(huì)電離出H+和HCO3-，這兩種離子會(huì)加速鋼材的電化學(xué)腐蝕。加之CO2腐蝕鋼材形成的產(chǎn)物都是易溶的，不易形成保護(hù)膜，因此腐蝕速度會(huì)隨濃度CO2增大而加快。但研究表明CO2濃度增加到一定值時(shí)，腐蝕速率會(huì)趨于平緩，這是由于污水中的 CO2 接近飽和，溶液的 pH值和HCO3--含量基本不變，腐蝕速度也保持不變。
(4)pH對(duì)腐蝕的影響。pH 值在酸性條件下，對(duì)鋼材造成的氫的去極化腐蝕十分明顯。研究表明，沒有保護(hù)措施的碳鋼在堿性水中的均勻腐蝕速率將低于酸性水，但是pH值在 4～ 10范圍內(nèi)同樣存在著 pH值對(duì)腐蝕速率的影響。進(jìn)一步研究指出，在大慶油田污水環(huán)境下，pH 值在8.13～ 9.6 之間時(shí)，腐蝕速度隨著pH 值的增大逐漸變小；在pH> 9 .6時(shí)，腐蝕速度突降，幾乎呈線形；在 pH = 11 時(shí)，腐蝕速度減小到最小。
(5)微生物對(duì)腐蝕的影響。微生物對(duì)腐蝕主要是其生命活動(dòng)過程對(duì)鋼材造成的間接腐蝕，在這些造成腐蝕的微生物中，硫酸鹽還原菌（SRB的影響最為重要。通常隨著SRB數(shù)量的增多，腐蝕速度也隨之增大，這是由于一方面SRB的繁殖使得系統(tǒng)中H2S的含量增加，另一方面S2-腐蝕鐵后形成的氫會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的氫脆現(xiàn)象，使之容易斷裂。
2、油田污水防腐處理方案
從以上油田污水腐蝕影響因素來看，污水運(yùn)輸管線和處理設(shè)施腐蝕的成因是極其復(fù)雜的，往往表現(xiàn)為多種因素相互促進(jìn)腐蝕的進(jìn)行。針對(duì)油田污水造成腐蝕的防護(hù)，大致有以下的研究或應(yīng)用。
2.1 污水處理技術(shù)的改進(jìn)
為減小油田污水處理過程中污水對(duì)管線和設(shè)備的腐蝕，有研究對(duì)油田污水處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使用電化學(xué)預(yù)氧化油田污水處理技術(shù)，該技術(shù)主要用以解決Fe2+的去除問題以及氧化污水中具有腐蝕性的H2S。在該技術(shù)中，會(huì)向污水中加入少量的堿，使pH值維持在7.0左右，從而可控制氫的去極化腐蝕。結(jié)合混凝處理的實(shí)踐證明，預(yù)氧化后的污水容易混凝沉降，且提高混凝沉降pH 值( 6. 5～ 8. 0) 使水質(zhì)普遍變好，腐蝕速率下降。
2.2 防腐材料的使用
解決油田污水腐蝕最直接的方法即為防腐材料的使用，以涂層的方式避免鋼材與腐蝕性污水的直接接觸。以大慶石化公司水氣廠污水車間為例，其管線防腐使用到了環(huán)氧樹酯三布五油、TO樹脂、環(huán)氧煤瀝青；水池防腐使用到了環(huán)氧玻璃鋼+濕表面涂料、WHJ 特種防腐涂料+濕表面涂料、聚脲涂層、內(nèi)襯并固定HDPE(塑料) 薄板；容器防腐采用了環(huán)氧玻璃鱗片、環(huán)氧玻璃鋼或采用不銹鋼以及非金屬材質(zhì)(環(huán)氧玻璃鋼、橡膠襯里)；動(dòng)設(shè)備配件材質(zhì)選用耐腐蝕的不銹鋼等材質(zhì)，外殼刷漆防腐。
2.3 藥劑的投加
油田污水防腐應(yīng)用中，使用的藥劑主要包括進(jìn)行緩蝕劑和殺菌劑。其中緩蝕劑主要用于減小鋼材的腐蝕速率，殺菌劑用于抑制微生物的生長(zhǎng)。在實(shí)踐中，也有油田污水處理站將二者制成復(fù)合配方進(jìn)行使用，如濱二污水站使用的改性咪唑啉衍生物殺菌型緩蝕劑。這種緩蝕劑含有N、P、S等元素，并添加了小分子胺類化合物，一方面咪唑啉型藥劑能起到緩蝕的作用，另一方面小分子胺類化合物具有殺菌作用。
2.4其他方法
為增加金屬的耐腐蝕性，可調(diào)整碳鋼和低合金鋼的成分，甚至采用非金屬材料、高分子材料替代。在條件允許的情況下，可采用外加電流陰極保護(hù)或采用犧牲陽極保護(hù)等措施。
3、結(jié)語
為解決油田污水對(duì)管線和設(shè)備造成的腐蝕問題，應(yīng)首先對(duì)造成腐蝕的因素進(jìn)行分析，找出關(guān)鍵成因。在影響腐蝕因素較多的情況下，可采取灰色關(guān)聯(lián)理論進(jìn)行分析，確定最主要的問題，以便采取更有針對(duì)性的措施。一般地，在管線布設(shè)及設(shè)備選用的初期，就應(yīng)該使用防腐材料做好防腐設(shè)計(jì)。在運(yùn)輸和處理設(shè)施運(yùn)行的過程中，應(yīng)注意進(jìn)行緩蝕劑和殺菌劑的使用，以避免微生物造成的腐蝕及腐蝕進(jìn)一步加重。總之，對(duì)油田污水運(yùn)輸和處理過程中出現(xiàn)的腐蝕，應(yīng)引起足夠的重視，以保證石油開采的正常進(jìn)行。
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