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延长油田注水管线内腐蚀机理及防腐技术研究

作　者: 徐士祺
导　师: 袁宗明
学　校: 西南石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 注水管线腐蚀速率腐蚀机理缓蚀剂评价数学模型防护措施
分类号: TE983
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

延长油田股份有限公司截至目前已建成采油厂22个,注水站309座,注水井2302口,注水管线总长度为400多千米,通过注水充分地补充了地层自身能量,提高了原油产量及采收率,为当地原油的正常生产做出了极大的贡献。根据近年来的现场调查,延长油田产出水具有矿化度高、pH值偏碱性,油田注水管线的腐蚀状况极为严形重。随着延长油田产出液含水的逐步上升和注水开发规模的加大以及注水管网使用年限的增加,注水管网系统的腐蚀问题近几年内呈现出急剧加重趋势,延长油田注水管道的腐蚀防治问题已刻不容缓。因此,针对延长油田注水管线出现的内腐蚀问题,为了弄清其腐蚀发生的内在原因,认识其腐蚀规律,有针对性地进行腐蚀防治,开展了本论文的研究,以保障延长油田注水管道的安全连续运行,延长管道的使用寿命。本论文的主要研究工作有：(1)延长油田注水管线内腐蚀现状调研与注水水质分析。通过对延长油田安塞-永坪段因腐蚀报废注水管段的现场开挖,调研分析了其内腐蚀和防腐技术现状；在对注水水质分析的基础上,研究了注水水质的腐蚀性。(2)蟠龙-余家坪段注水管道内腐蚀行为研究。利用室内挂片实验和电化学测试对管材的耐蚀性进行分析,与现场测试数据进行对比,对影响腐蚀的主要因素进行了实验研究；得出腐蚀速率与温度、时间、流速等的变化关系,并对其规律进行分析。利用能谱分析和扫描电镜技术对腐蚀过程中产生的垢样进行分析,研究了注水管线结垢的主要成分及垢下腐蚀的机理。(3)流速对注水管道内腐蚀行为研究。利用相似原理,设计制造了实验装置,通过设计的试片卡槽实现了腐蚀试片单面动态腐蚀,以模拟实际管线的内壁腐蚀现象。并通过改变转速模拟流速的变化来研究流速对管道腐蚀速率的影响。这是对现场进行模拟的实验技术创新,得到了流速与腐蚀速率的关系,结果表明流速对腐蚀速率影响明显。(4)腐蚀预测数学模型的建立。在测得的实验数据基础上,建立了延长油田注水管线腐蚀速率与温度、时间及流速之间的数学模型,可以初步预测当主要影响因素发生变化时延长油田管线钢的腐蚀速率,从而为延长油田注水管线在环境改变的条件下的防腐蚀工作提供理论指导。(5)缓蚀剂评价研究。针对延长油田注水的水质特点,筛选评价延长油田专用缓蚀剂是提高注水管线寿命的重点。为了评价缓蚀剂的缓蚀效果,将研制的HJF-94、ODD、TC-610、CQ-HO2和LED五利,缓蚀剂在模拟延长油田生产作业的环境中进行室内实验评价。确定了每种缓蚀剂的最佳作用量及最佳的缓蚀效果,通过对比表明：缓蚀剂TC-6l0和CQ-HO2的绥蚀性能优于其他缓蚀剂,且缓释效率较高：同时，通过实验对两种缓蚀剂按不同混合比例进行了复配实验。实验结果表明：动态条件下单独使用TC-610缓蚀剂的缓蚀效果更佳。(6)延长油田注水管线内防腐措施研究。在以上研究的基础上推荐了适合延长油田田注水管道内腐蚀的防护措施。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题研究背景及意义  11-13
  1.2 问题的提出  13-14
  1.3 管线钢内部腐蚀及腐蚀速率预测方法的研究现状  14-16
    1.3.1 管线钢内腐蚀的研究现状  14-15
    1.3.2 管线钢内腐蚀速率预测方法的研究现状  15-16
  1.4 本文研究的主要内容、技术路线和创新点  16-19
    1.4.1 研究的主要内容  16-17
    1.4.2 技术研究路线  17-18
    1.4.3 主要创新点  18-19
第2章延长油田注水管线腐蚀规律研究  19-37
  2.1 实验参数的确定  19-21
  2.2 静态条件下管线钢腐蚀规律研究  21-25
    2.2.1 温度对腐蚀影响研究  21-23
    2.2.2 时间对腐蚀影响研究  23-25
  2.3 动态条件下管线钢腐蚀规律研究  25-36
    2.3.1 动态模拟实验理论基础  25-28
    2.3.2 动态模拟实验仪器及实验步骤  28-29
    2.3.3 动态下温度对管线钢影响规律研究  29-34
    2.3.4 流速对腐蚀速率影响规律研究  34-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章延长油田注水管线电化学腐蚀机理研究  37-49
  3.1 极化曲线法研究温度对延长注水管线腐蚀影响  37-43
    3.1.1 实验仪器及实验步骤  37-40
    3.1.2 余家坪水质不同温度条件下的极化曲线  40-42
    3.1.3 极化曲线法实验结果及分析  42-43
  3.2 阻抗谱法研究温度对延长油田注水管线腐蚀影响  43-47
    3.2.1 不同温度下电化学阻抗谱测量实验数据  43-45
    3.2.2 阻抗谱法实验数据处理及分析  45-47
  3.3 延长油田管线钢的腐蚀机理  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章延长油田注水管线腐蚀预测模型  49-64
  4.1 管线钢常用的预测模型  49-51
    4.1.1 腐蚀模型  49-50
    4.1.2 磨损模型  50-51
  4.2 数据拟合方法  51-53
    4.2.1 最小二乘法拟合原理  51-52
    4.2.2 用多项式做最小二乘曲线拟合  52-53
    4.2.3 用指数做最小二乘曲线拟合  53
  4.3 管线钢腐蚀数据分析及数学模型建立  53-63
    4.3.1 静态实验数学模型的建立  53-57
    4.3.2 动态实验数学模型的建立  57-62
    4.3.3 模型验证  62-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章延长油田注水管线缓蚀剂研究及评价  64-104
  5.1 缓蚀剂的基础知识  64-67
    5.1.1 缓蚀剂的作用机理  64
    5.1.2 影响缓蚀剂作用的因素  64-65
    5.1.3 国内外缓蚀剂的研究展望  65-66
    5.1.4 缓蚀剂评价的实验研究  66-67
  5.2 缓蚀剂研制的理论依据  67-68
  5.3 失重法对缓蚀剂缓蚀效果评价  68-85
    5.3.1 余家坪水质加HJF-94缓蚀剂最佳浓度的确定  70-72
    5.3.2 余家坪水质加ODD缓蚀剂最佳浓度的确定  72-73
    5.3.3 余家坪水质加TC-610缓蚀剂最佳浓度的确定  73-76
    5.3.4 余家坪水质加CQ-HO2缓蚀剂最佳浓度的确定  76-78
    5.3.5 余家坪水质加LED缓蚀剂最佳浓度的确定  78-80
    5.3.6 五种缓蚀剂最佳浓度下的腐蚀速率的比较  80
    5.3.7 动态下缓蚀剂的复配实验  80-81
    5.3.8 缓蚀剂TC-610的成膜性实验  81-84
    5.3.9 小结  84-85
  5.4 阻抗谱法对缓蚀剂的缓蚀效果评价  85-97
    5.4.1 阻抗谱法评价余家坪水样加TC-610缓蚀效果  85-88
    5.4.2 阻抗谱法评价余家坪水样加HJF-94缓蚀效果  88-90
    5.4.3 阻抗谱法评价余家坪水样加CQ-HO2缓蚀效果  90-93
    5.4.4 阻抗谱法评价余家坪水样加LED缓蚀效果  93-97
    5.4.5 小结  97
  5.5 极化曲线法对缓蚀刹的缓蚀效果评价  97-103
    5.5.1 极化曲线法评价余家坪水样加入CQ-HO2的缓蚀效果  97-100
    5.5.2 极化曲线法评价余家坪水样加入TC-61O的缓蚀效果  100-102
    5.5.3 小结  102-103
  5.6 本章小结  103-104
第6章延长油田注水管线防腐蚀措施研究  104-108
  6.1 采用合适的内涂层  104
  6.2 控制运行参数  104
  6.3 加入缓蚀剂  104-105
  6.4 采用阴极保护技术  105-106
  6.5 做好在线监测和检测工作  106-107
  6.6 本章小结  107-108
第7章结论及建议  108-110
  7.1 结论  108-109
  7.2 建议  109-110
致谢  110-111
参考文献  111-118
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果  118-119
附录  119-120

延长油田注水管线内腐蚀机理及防腐技术研究

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