油田注水井腐蚀机理及水质改善技术

油田注水井腐蚀机理及水质改善技术

杨宏娟陈小利冯颖

大庆油田有限责任公司第九釆油厂敖古拉釆油作业区

摘要：本文在对油田注水井的腐蚀机理进行研究的基础上，为应当如何针对油田注水井腐蚀现象来改变水质提出了相应的对策，希望能够有效解决油田注水系统长期存在的细菌腐蚀问题。

关键词：油田注水井；腐蚀激励；水质改善

引言：

目前，油田己进入高含水期的降产阶段和高含水期的稳产阶段，开展了以调整注水结构为基础，以控水稳油为目标的一系列工作。但是，在油田注水开发过程中，由于水系统的腐蚀没有得到有效地控制，造成采出水处理设备、注水管线和水井油管、井下工具和套管内壁严重腐蚀。这不仅大大增加了水井的维护工作量以及作业费用，还严重影响了油井正常注水的开发。所以有效的预防以及合理的控制腐蚀迫在眉睫。

1.油田常见的腐蚀类型及其特点

1.1金属的电化学腐蚀

金属与电解质溶液作用时所发生的腐蚀，是由于金属表面发生原电池作用而引起的。其影响因素有：金属的化学稳定性，金属成分、金属表面状态、金属组织与热处理、金属的变形及应力、介质的酸碱性、介质的成分及浓度，介质的温度、压力、介质的流动速度及电偶等。

1.2溶解氧的腐蚀

油田中水的溶解氧浓度在小于1mg/1的情况下也能引起碳钢的腐蚀。但是油田产出的水中溶解氧的浓度极小或者是不含有氧，仅仅是在后赌的过程中仍会有部分的氧能够溶解到采出的水中。碳钢在溶解氧的含盐量较高的水中所发生的腐蚀仅仅是局部的腐蚀。

1.3二氧化碳的腐蚀

干燥的二氧化碳是不具有腐蚀性的，其中只有在溶于水以后才能够具有一定的腐蚀性。地层深处中所含有的二氧化碳是由地球中的物质由二氧化碳发生化学变化而转化过来的，其腐蚀能够从电化学的观点来看，就是含有酸性物质而发生的极化腐蚀。

1.4硫化氢的腐蚀

含硫油田中与油共生的水中往往会含有一定的硫化氢，因为干燥的硫化氢是没有腐蚀性的，只有在溶于水以后才具有较强的腐蚀性。碳钢在还有硫化氢的水溶液中能够引起氢的去极化腐蚀，碳钢的阳极产物铁离子与水中的硫离子相结合进而生成硫化铁，硫化铁的容度积比较小，是一类难溶的沉淀物，含有大量悬浮的硫化铁的水称为“黑水”。水中的溶解盐对腐蚀的有一定的影响，钢在其盐的水溶液中腐蚀速率比较高而形成的产物为FexSy，这种产物形成的保护膜较差，腐蚀会不断继续。水中硫化氢的主要腐蚀形式为硫化物的应力破裂，硫化物的应力破裂具有以下特点：硫化物应力破裂是一种较低应力的破坏，甚至会在很低拉力下都有可能发生破裂。

1.5硫酸盐还原菌的腐蚀

硫酸盐还原菌是一种在厌氧条件下使硫酸盐还原成硫化物，而以有机物为营养的细菌。在自然界中硫酸盐还原菌主要有两种类型，一种是无芽孢的脱硫弧菌属；一种是有芽孢的腊肠弧菌，它们都属于异养菌，在油田脱硫弧菌对腐蚀的影响比较严重。其腐蚀特点是以点蚀和坑蚀为主，腐蚀产物中有FeS等存在，导致水质恶化，水变黑、发臭。其菌体聚集物和腐蚀产物随注入水进入到地层还可能引起地层堵塞，造成注水压力上升，注水量减少，直接影响原油产量。

2.注入水质防腐技术研究

2.1控制硫酸盐还原菌（SRB）腐蚀方法的制定

在油田生产系统中，这了防止微生物对管道、设备的腐蚀以及产生污泥堵塞等问题，必须采取相应的措施，概括起来有以下几点：

（１）改变介质条件：突然改变SRB所处的环境条件，使细菌无法适应变化较大的某种环境，就能杀死细菌或使其生长繁殖受到抑制。如在注水系统周期性的注入高温水和高矿化度的水或适当调节PH值都可抑制的生长繁殖甚至导致死亡。

（２）投加化学杀菌剂：防止微生物生长最容易实行且行之有效的方法是投加化学杀菌剂。对SRB有较好杀灭作用的几类杀菌剂有：醛类化合物、季铵盐类化合物、氰基类化合物和杂环类化合物。在使用某种杀菌剂时除了通常要考虑药效、毒性、价格、原料来源以及安全性和贮存性等因素外，还应结合油田水质、生长环境以及油田所用缓蚀剂、阻垢剂、破乳剂等药剂配伍性。此外还应考虑现场使用时，药剂被介质中各种悬浮物、沉淀物等吸附的可能性。

（３）实施阴极保护：对于钢铁来说，在SRB存在的条件下，控制其电位比普通保护电位－0.01V，就有明显的保护效果。

（４）深层保护：选用合适的耐腐蚀的金属或非金属材料，涂覆钢铁表面使其与介质隔离，尽管这一方法不能控制介质中SRB生长繁殖（除非在涂料中添加缓释型杀菌），但涂层完整就能使钢铁设备免遭SRB腐蚀剂。

2.2硫酸盐还原菌杀菌剂的应用

在进行杀菌剂筛选时，除考虑到有较好的杀菌效果外，还综合了以下几方面的原因：（１）菌类在长时间处于同一类药物的作用下，可产生抗药性。因TS—780为两类作用机理不同的药物复配而成的，因此，可有效解决菌类在长时间处于同一类药物的作用下易产生抗药性的问题，所以可有效的提高其杀菌性能。（２）因该水系统中已测出有相当高的硫酸盐还原菌，表明设备壁上也一定粘有大量生物膜及腐蚀产物，其下有大量硫酸盐还原菌繁殖。以前选用的药剂没能杀灭水中的硫酸盐还原菌，对于管壁内藏于生物膜或腐蚀产物下的硫酸盐还原菌的杀灭作用可想而知，药物不能透过生物膜及污垢，污垢下的腐蚀仍得不到抑制。季铵盐类具有一定的表面活性，对生物膜及点污垢有剥离作用，进而杀灭生物膜及腐蚀产物下的硫酸盐还原菌，更好地控制腐蚀。（３）醛类与季铵盐复配具有协同效应，具有更好的杀菌效果（４）为了满足回注水的控制要求，杀菌剂除具备优异的杀菌效果外，还应与其它的水处理药剂有良好的配伍性。（５）毒性小，生物降解性好，杀菌剂应对环境无不良影响（６）具有良好的水溶解性能，能快速溶解在水中（７）应具有良好的稳定性，方便储存。（８）药剂应为非氧化性，在连续添加时，不会对系统造成腐蚀（９）筛选时公平、公正。

结语：

导致油田注水井腐蚀的原因有很多种，在实际的生产过程中需要能够对注水井的腐蚀进行深入的分析，并且能够在这种分析的基础上找到对应的解决方法。只有这样才能够有效提升油田注水井的工作效率，促进石油产业的发展。

参考文献：

[1]殷启帅，杨进，杨宇平，等.海上油田注水开采中H2S成因及油管腐蚀分析[J].表面技术，2017，46（9）：171-178.

[2]李丁，晏伟，张磊，等.艾哈代布油田注水井井下油管内腐蚀机理研究[J].化学世界，2017，58（10）：631-636.

[3]高永华，方培林.SZ36-1油田注水水质及注水井堵塞原因分析[J].工业水处理，2018，38（7）.