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油田污水腐蚀程度有哪些影响因素

发布时间:2019-01-19 11:43:00 点击:

随着中国油田开发的不断深入,很多油田已由开发初期的低含水量过渡到开发中后期的高含水量,这使得油田开采过程中产生的污水量不断增加,与之同时带来的设备腐蚀问题也日益严重。具有腐蚀性的油田污水不仅造成了污水运输管线的刺漏和穿孔,而且给污水处理设施的运行也带来极大的不便。可见,在油田污水处理问题上,控制腐蚀已成为一个急待解决的问题。

  1、油田污水腐蚀影响因素

  油田污水的腐蚀主要表现为对钢制管道设备的电化学腐蚀,影响其腐蚀程度的影响因素包括溶解氧、Cl-、CO2、pH、微生物等。

  (1)溶解氧的影响。溶解氧对钢材的腐蚀是最直接的,也是污水中钢材局部腐蚀最主要成因之一。在钢材中通常含有一些惰性杂质,可与铁构成原电池发生电化学腐蚀,阳极反应:Fe→Fe2++2e;阴极反应:O2+2H++2e→2OH-,并?#33402;?#31181;腐蚀在一定程度上随溶解氧的浓度增大而增大。当溶解氧浓度增加到一定值?#20445;?#38081;表面会出现一层钝化氧化膜,使腐蚀过程被抑制。

  (2)Cl-对腐蚀的影响。活泼性强的Cl-会吸附在金属表面的钝化膜上,挤掉膜?#31995;?#27687;原子与钝化膜中的阳离子结合成为可溶性氯化物,露出新的铁面,加速腐蚀。相关研究表明,当油田污水中 [Cl-]<3 000mg/L?#20445;?#38543;着 Cl-浓度的升高,腐蚀率逐渐增大;当[Cl-]>3000mg /L?#20445;?#38543;着Cl-浓度的继续升高,腐蚀率反而下降。这是因为Cl-浓度过高?#20445;?#20250;使氧的溶解度显著降低,致使吸氧腐蚀率降低。

  (3)CO2对腐蚀的影响。CO2溶解于水中呈弱酸性,会电离出H+和HCO3-,这两种离子会加速钢材的电化学腐蚀。加之CO2腐蚀钢材形成的产物都?#19988;?#28342;的,不易形成保护膜,因此腐蚀速度会随浓度CO2增大而加快。但研究表明CO2浓度增加到一定值?#20445;?#33104;蚀速率会趋于平缓,这是由于污水中的 CO2 接近饱和,溶液的 pH值和HCO3--含量基本不变,腐蚀速度也保持不变。

  (4)pH对腐蚀的影响。pH 值在酸性条件下,对钢材造成的氢的去极化腐蚀十分明显。研究表明,没有保护措施的碳钢在碱性水中的均匀腐蚀速率将低于酸性水,但是pH值在 4~ 10范围内同样存在着 pH值对腐蚀速率的影响。进一步研究指出,在大庆油田污水环境下,pH 值在8.13~ 9.6 之间?#20445;?#33104;蚀速度随着pH 值的增大逐渐变小;在pH> 9 .6?#20445;?#33104;蚀速度突降,几乎呈线形;在 pH = 11 ?#20445;?#33104;蚀速度减小到最小。

  (5)微生物对腐蚀的影响。微生物对腐蚀主要是其生命活动过程对钢材造成的间接腐蚀,在这些造成腐蚀的微生物中,硫酸盐还原菌(SRB的影响最为重要。通常随着SRB数量的增多,腐蚀速度也随之增大,这是由于?#29615;?#38754;SRB的繁殖使得系统中H2S的含量增加,另?#29615;?#38754;S2-腐蚀铁后形成的氢会导致钢结构的氢脆现象,使之容易断裂。

  2、油田污水防腐处理方案

  从以上油田污水腐蚀影响因素来看,污水运输管线和处理设施腐蚀的成因是极其复杂的,往往表现为多种因素相互促进腐蚀的进行。针对油田污水造成腐蚀的防护,大致有以下的研究或应用。

  2.1 污水处理技术的改进

  为减小油田污水处理过程中污水对管线和设备的腐蚀,有研究对油田污水处理技术进行改进,使用电化学预氧化油田污水处理技术,该技术主要用以解决Fe2+的去除问题以及氧化污水中具有腐蚀性的H2S。在该技术中,会向污水中加入少量的碱,使pH值维持在7.0左右,从而可控制氢的去极化腐蚀。结合混凝处理的?#23548;?#35777;明,预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) 使水质普遍变好,腐蚀速率下降。

  2.2 防腐材?#31995;?#20351;用

  解决油田污水腐蚀最直接的方法即为防腐材?#31995;?#20351;用,以涂层的方式避免钢材与腐蚀性污水的直接接触。以大庆石化公司水气厂污水车间为例,其管线防腐使用到了环氧树酯三布五油、TO树脂、环氧煤沥青;水池防腐使用到了环氧玻璃钢+湿表面涂料、WHJ 特种防腐涂料+湿表面涂料、聚脲涂层、内衬并固定HDPE(塑料) 薄板;容器防腐采用了环氧玻璃鳞片、环氧玻璃钢或采用不锈钢以及非金属材质(环氧玻璃钢、橡胶衬里);动设备配件材质选用耐腐蚀的不锈钢等材质,外壳刷漆防腐。

  2.3 药剂?#32784;?#21152;

  油田污水防腐应用中,使用的药剂主要包括进行缓蚀剂和?#26412;?#21058;。其中缓蚀剂主要用于减小钢材的腐蚀速率,?#26412;?#21058;用于抑制微生物的生长。在?#23548;?#20013;,也有油田污水处理站将二者制成复合配方进行使用,如滨二污水站使用的改性咪唑啉衍生物?#26412;?#22411;缓蚀剂。这种缓蚀剂含有N、P、S等元素,并添加了小分?#24433;防?#21270;合物,?#29615;?#38754;咪唑啉型药剂能起到缓蚀的作用,另?#29615;?#38754;小分?#24433;防?#21270;合物具有?#26412;?#20316;用。

  2.4其他方法

  为增加金属?#21738;?#33104;蚀性,可调整碳钢和低合金钢的成分,甚至采用非金属材料、高分?#30828;?#26009;替代。在条件允许的情况下,可采用外加电流阴极保护或采用牺牲阳极保护等措施。

  3、结语

  为解决油田污水对管线和设备造成的腐蚀问题,应首先对造成腐蚀的因素进行分析,?#39029;?#20851;键成因。在影响腐蚀因素较多的情况下,可采取灰色关联理论进行分析,确定最主要的问题,以便采取更有针对性的措施。一般地,在管线布设及设备选用的初期,就应该使用防腐材料做好防腐设计。在运输和处理设施运行的过程中,应注意进行缓蚀剂和?#26412;?#21058;的使用,以避免微生物造成的腐蚀及腐蚀进一步加重。总之,对油田污水运输和处理过程中出现的腐蚀,应引起足够的重视,以保证石油开采的正常进行。

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