吐哈油田管道腐蚀分析与缓蚀剂评价研究

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针对吐哈油田集输管道腐蚀严重的情况,采用在实验室内研究与油田现场研究结合的方式对吐哈油田集输管道进行腐蚀与防护研究。使用现场管道用钢在现场采出介质的环境下测试,通过失重法和极化曲线法在实验室内研究影响管道钢腐蚀的影响因素;对吐哈油田不同的集输系统和不同位置的腐蚀产物进行形貌观察和组成分析,结合对管道内流体流型模拟,分析吐哈油田集输管道的腐蚀原因;通过失重法、极化曲线法和电化学阻抗法筛选适合油田使用的缓蚀剂,分析适用缓蚀剂的组成,研究适用缓蚀剂的作用机理;研究油田现场加注设备和工艺,使缓蚀剂能够更充分的应用到油田现场;本研究为油田生产中的腐蚀及防护工作提供了可靠的依据,研究结果如下:1.对影响油田管线腐蚀的影响因素进行动态失重实验结果表明:挂片的腐蚀速率随着介质流动速度的增加明显增大,当介质流动速率超过2m/s的时候,挂片的腐蚀速率趋于平稳;当测试温度低于60℃时,腐蚀速率随着温度的上升迅速增大,超过60℃时腐蚀速率明显下降;当测试时间小于30天时,挂片的腐蚀速率随着挂片时间的增加呈现缓慢减小的趋势;挂片的腐蚀速率随着采出水中的含油比例的增加而逐渐减小,原油具有减缓腐蚀的作用。2.对影响油田管线腐蚀的影响因素进行静态电化学测试分析结果表明:随着温度的上升,腐蚀速率整体呈现先增大后减小的趋势,腐蚀速率在65℃时最大;腐蚀速率随时间的延长先减小后增大,整体呈现减小趋势,测试时间为36h时,腐蚀速率最小;当Cl-浓度大于44000mg/L时,随着Cl-浓度的增加,腐蚀速率在迅速增加和平缓不变两个阶段中交替不断增大;当pH小于6.5时,腐蚀速率整体随着pH的减小而增大,但过程中存在变化不明显的平稳过渡区;在常压下,腐蚀速率随着通入CO2流量的增大而减小,腐蚀速率随着通入O2流量的增大而先增大再降低,整体趋势为加速腐蚀,而当CO2和O2以1:1的比例以较大流速通入介质后,腐蚀速率介于单独通入两种气体的腐蚀速率之间,与单独通入O2的腐蚀速率更为接近。3.油田现场失重实验结果显示:挂片在污水管和采出水管内的腐蚀为均匀腐蚀,而挂片在油水混输管道内的腐蚀为点腐蚀,采出水水管腐蚀属于极严重腐蚀,污水管和油水混输管道腐蚀属于严重腐蚀;检测吐哈油田现场不同集输系统的腐蚀产物,采出水管、污水管、油水混输管道内的腐蚀产物表面都比较蓬松、凹凸不平;弯管处的腐蚀产物表面呈现致密的涡流状;各个系统的腐蚀产物组成和腐蚀原因不同,使用FLUENT软件模拟现场管道内介质流型发现,流体在直管内流动均匀,在弯管处的流速和压力均迅速增大。4.通过动态失重法对市面上的缓蚀剂进行评价,LG型缓蚀剂、ZK682型缓蚀剂和YC560型缓蚀剂的缓蚀效果相对较好,ZK682型缓蚀剂的缓蚀率最高,达到80.258%;对这三种缓蚀剂在投加量为40mg/L、120mg/L和240mg/L进行电化学测试,投加量为120mg/L时,三种缓蚀剂达到最佳效果,缓蚀效果最好的为ZK682型缓蚀剂,缓蚀率达到83.75%,且随着投加量的增大,缓蚀效果稳定;分析缓蚀剂极化曲线的阴阳极斜率变化可知,ZK682为阴阳极混合抑制型缓蚀剂,电路图拟合为双电层结构,拟合参数显示作用效果最好。分析ZK682型缓蚀剂的分子结构可知,ZK682缓蚀剂是一种含氮、氧的有机胺类混合物,含氮、氧的极性基团可以使缓蚀剂分子牢固的吸附在碳钢表面,长链非极性基团可以在碳钢表面形成疏水保护膜,阻止腐蚀介质的分子靠近碳钢表面。5.研究缓蚀剂的现场加注工艺和加注设备,不同条件下,提出适合吐哈油田现场使用的加注设备及加注工艺。
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