油田金属注入管道失效成因分析与对策研究

摘要：油田金属注入管道腐蚀失效是当前石油开采行业面临的主要问题之一，于是国内外相关领域的专家积极开展研究，总结具体的防护措施。但就金属注入管道所处的环境而言，多种因素都会导致管道腐蚀失效，这给研究工作提供了一定的难度，因此，需要明确油田金属注入管道的腐蚀机理，找到其中最具代表性的影响因素，在此基础上研究相应的防护措施保障油田金属注入管道的稳定性，有利于石油开采业的健康发展。

关键词：油田；金属注入管道；失效；腐蚀；对策

1.油田金属注入管道的腐蚀机理

1.1PH值

由于金属注入管道多使用金属材料，因此PH值是导致管道腐蚀失效的首要因素：当PH值过低时，管道内整体趋于酸性，此时金属会与酸性物质发生反应，直接导致管道腐蚀失效；当PH值过高时，管道内整体趋于碱性，此时金属会与碱性物质发生反应，不仅导致管道腐蚀失效，由于生成物大多不溶于水，还会导致金属注入管道堵塞，对金属注入管道的正常运行产生严重影响，甚至会阻碍石油开采进度。

1.2水中溶氧量

在金属注入管道运行的过程中，势必会有部分氧气溶解在水中并随水一同进入管道，而溶氧量一旦达到某个数值，水中的氧气就会以电化学腐蚀的形式对管道造成腐蚀，并且其腐蚀速度是平均速度的2-4倍；此时，若水中的氯化钠浓度在10%以下，会进一步加快电化学腐蚀的速度，严重缩短金属注入管道的使用寿命。

1.3温度与压力

在绝大多数的化学反应中，温度与反应速率成正比关系，对金属注入管道的腐蚀同样适用。造成这一现象的主要原因是由于温度给腐蚀反应提供了动力，降低了反应的活化能，在反应结果与生成物质相同的条件下，缩短了这一过程的时间；另外，压力对管道腐蚀失效也有一定的影响，一旦压力超过某个数值就会提升腐蚀反应的速率，生成一系列物质阻碍金属注入管道的运行。

1.4矿化度指标

收集油田金属注入管道进、出水系统的水样本，测出其中各离子的含量，在此基础上调配出相同的试验水，保持温度与压强的恒定观察金属挂片在试验水中的腐蚀反应速率。分析发现，出水系统的矿化度指标高于进水系统的矿化度指标，并且矿化度指标与腐蚀速率成正比的线性关系。

2.油田金属注入管道的防护措施

2.1涂层防腐技术

就目前来看，可应用在油田金属注入管道的涂层材料有很多种，彼此性能之间存在差异，因此，在选择涂层材料之前，需要明确其是否具有优秀的防腐性能，以降低涂层出现渗漏或水汽等现象的概率；同时，导致油田金属注入管道腐蚀失效的主要因素是其工作环境的酸碱度，因此，涂层材料的选择必须具备良好的抗酸、抗碱能力，这样能够有效隔绝酸性或碱性物质，以此降低对管道的影响；另外，涂层材料的选择需要具备良好的透水性，但还要具备氧气隔绝能力，不仅可以降低水对管道的影响，还能为管道提供无氧环境，从根源上阻断了腐蚀的发生。

2.2镀层防腐技术

镀层防腐技术最常用外通直流电的阴极保护法和牺牲阳极的阴极保护法两种：外通直流电的阴极保护法是借助直流电源和辅助阳极，将电子从外界环境中吸引至金属注入管道上，确保金属注入管道的电位比周围区域高来避免电化学腐蚀的，但就石油开采行业而言，由于其工作需要导致管道具有较大的跨距，因此需要每隔一段距离放置一个电源，具有一定的复杂性，并且不能保障电源的稳定供电；牺牲阳极的阴极保护法是将还原性强的金属做阳极，将金属注入管道作为阴极，通过氧化反应使得阳极被消耗达到保护阴极的目的，相比于外通直流电的阴极保护法，该方法操作更为简单，并且具有较好的防止电化学腐蚀的作用。

2.3杀菌防腐技术

在油田金属注入管道的工作环境中，各类微生物也是导致管道腐蚀失效的因素之一：细菌对金属注入管道的影响主要是其达到一定的种群密度或者以菌落形式附着在管道壁上时，会导致管道表面失去极化作用，加速了管道的电化学腐蚀；同时，在细菌自身氢化酶的作用下，能够将管道环境中的硫酸盐转化为硫化物和初生态氧，进一步加速了管道的电化学腐蚀；另外，受硫化物影响使得管道发生腐蚀，经该化学过程生成的产物会堆积在管道内侧，进一步造成管道的堵塞。

因此，必须采取科学的方式降低微生物对金属注入管道的影响，常采用的方法是利用杀菌剂，但在具体的应用过程中需要考虑到微生物的抗药性，若长此使用一种杀菌剂，不仅达不到除菌的目的，还可能被微生物反噬，因此，该防腐技术多用在金属注入管道运行初期，并且不能长时间应用。

2.4环氧耐温涂料防腐技术

第一，环氧耐温涂料与油性成膜剂搭配可在管道表面形成致密的保护层，有效隔绝管道与外界的接触，起到物理防腐的作用；第二，环氧耐温涂料能将酸性或碱性物质转变为中性物质，起到化学防腐的作用；第三，当水分和氧气经过涂层时，会与防锈颜料反应生成防腐物质，附着在管道表面使其钝化，起到了电化学防腐的作用。环氧耐温涂料也具有较好的隔热性能，进一步为管道防腐创造了环境。

2.5水中除氧防腐技术

当水中氧气含量高时，会使金属注入管道发生腐蚀，主要包括两方面：一方面，金属注入管道大多为钢材质且长时间处在水的浸泡下，此时一旦水中含氧量过多就会与管道内部发生化学反应，生成日常所说的铁锈，造成管道的腐蚀；另一方面，氧气与水中的某些物质会发生反应，生成酸性物质或碱性物质导致管道腐蚀失效，或者生成难溶物质堆积在管道内部导致管道堵塞。

因此，需要尽可能降低水中的氧气对管道的影响，为金属注入管道防腐提供环境保障。可通过物理加热的方式排除水中多余的氧气，或者向水中添加化学除氧剂，借助化学反应消耗水中多余的氧气；另外，也可以采用阴极保护的方式，通过外加电源构建金属腐蚀电位，降低氧气对管道的腐蚀。经过长期研究发现，要想达到理想的防护效果，需要将水中除氧防腐技术与其他防腐技术相结合。

3.油田金属注入管道防腐的优化措施

3.12定期检查与清理管道

在上述的基础上，油田开采企业需要落实金属注入管道的定期检查与清理工作，最大限度保障油田金属注入管道的正常运行：挑选专业素养高、工作态度好的人员组建金属注入管道运维检查小组，并依据具体石油开采量确定运维周期，要求运维检查小组对金属注入管道、相关设备进行维护，实现金属注入管道的优化，提升管道防腐的质量；同时，在检查过程中一旦发现问题，需要运维检查小组对问题进行全面分析并采取针对性解决措施，处理完成后需要做好相应的纪录为后续的工作提供依据；另外，受运行环境的影响，金属注入管道内壁可能会出现各类堵塞物，若不及时清理会影响石油开采的运行，因此需要运维检查小组定期对金属注入管道进行清理，确保管道的正常运行，对于腐蚀或堵塞严重的金属注入管道，可以直接对其进行更换，确保金属注入管道的性能。

3.2调节管道温度

受运行环境的影响，金属注入管道内部的温度会出现偏高的情况，导致管道腐蚀失效速率加快。因此，为了提升管道防腐工作的质量，油田开采企业需要明确温度对管道防腐性能的影响，在运行过程中进行相关的检测试验并做好详细的数据记录，在后续的温度调节提供数据支持。首先，石油开采企业需要根据金属注入管道的运行环境将温度控制在合理范围，具体可通过水冷、油冷的方式，为金属注入管道创造良好的温度条件；其次，在控制温度的过程中，向水中添加一定量的除菌剂或者缓蚀剂，进一步降低管道腐蚀失效；另外，对于不能有效控制温度的金属注入管道，需要在管道表面涂抹环氧耐温材料，既能达到隔绝温度的作用，又能避免温度影响下的管道腐蚀失效问题，全面提升了金属注入管道的防腐能力。

4.结语

综上所述，当前石油开采主要应用水驱采油模式，但会出现金属注入管道腐蚀失效的问题，影响石油开采的正常进行，因此，有必要对金属注入管道的腐蚀机理进行研究，明确具体的腐蚀原因，在此基础上采取涂层防腐技术、镀层防腐技术、杀菌防腐技术、环氧耐温涂料防腐技术、水中除氧防腐技术进行防护，结合一系列的防腐优化措施降低腐蚀对油田金属注入管道的影响，推动石油开采行业的稳定发展。