红河油田地面集输管线结垢及腐蚀产物分析

斯容

（中国石油化工股份有限公司华北油气分公司 河南郑州 450006）

摘要：利用波长色散X射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪对红河油田地面集输系统结垢产物和腐蚀产物进行了分析，分析结果显示红河油田地面集输系统结垢产物主要为含锶重晶石（Ba_0.75Sr_0.25SO₄），主要由地层流体从地下到地面温度、压力条件改变，钡锶析出造成；腐蚀产物主要为四方纤铁矿（β-FeO(OH)）和重晶石（BaSO₄），主要由产出流体中的溶解氧、侵蚀性二氧化碳发生吸氧腐蚀和二氧化碳腐蚀造成。

关键词：红河油田；结垢产物；腐蚀产物

红河油田长8油藏地层水水型为CaCl₂水型，总矿化度为74673mg/L，其中Ca²⁺9009.38mg/L、Mg²⁺591.36mg/L、Ba²⁺+Sr²⁺982mg/L，HCO₃^-622.71mg/L，pH值6.5，具有潜在结垢及腐蚀趋势。现场生产显示，红河油田地面集输管线存在较严重的结垢及腐蚀问题。为缓解管线结垢及腐蚀现象，需要对管线结垢及腐蚀产物进行分析，以为红河油田地面集输系统阻垢及缓解腐蚀方案制定提供依据。

1 结垢产物分析

利用波长色散X射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪对结垢产物进行分析，分析结果显示红河油田地面集输管线垢样的化合物组成为石盐（NaCl）2%、含锶重晶石（Ba_0.75Sr_0.25SO₄）98%，以含锶重晶石为主。结垢原因分析为随着勘探开发的进行，原始地层流体先后进入井筒、地面集输管线，由于地层、井筒、地面集输管线内流体所处温度、压力、相平衡等均发生改变，打破原始流体中的离子平衡，会产生一系列物理化学变化，钡锶等溶解度低的溶质易从体系中分离，随采出液进入地面集输系统沉积形成硫酸盐BaSr（SO₄）₂垢。

图1 红油田地面集输系统垢样品

表1 红油田地面集输系统垢样元素组成分析结果

图2 红油田地面集输系统垢样X-射线衍射图

2 腐蚀产物分析

利用波长色散X射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪对红河油田地面集输管线腐蚀产物进行分析，分析结果显示红河油田地面集输管线腐蚀产物为四方纤铁矿（β-FeO(OH)）80%，重晶石（BaSO₄）20%。

腐蚀产物中含有少量的Ba结垢、多以羟基氧化铁的结构存在，因此管材的腐蚀破坏类型为铁的吸氧腐蚀。这是由于集输系统不是完全密闭的，介质中有溶解氧、侵蚀性二氧化碳，会发生二氧化碳腐蚀和吸氧腐蚀。

吸氧腐蚀机理：

阴极反应：O₂+2H₂O+4e→4OH^-

阳极反应：Fe→Fe²⁺+2e

总反应：4Fe(OH)₂+2H₂O+O₂→4Fe(OH)₃

氢氧化铁失水，变为氧化铁：

4Fe(OH)₃→Fe₂O₃+2H₂O

Fe(Ⅲ)铁盐再发生水解，氧化，最终生成四方纤铁矿。

二氧化碳腐蚀机理：

阴极反应：CO₂+2H₂O→H₂CO₃

H₂CO₃→H⁺+HCO₃^-

HCO₃^-→H⁺+CO₃^2-

H⁺+2e→H₂↑

阳极反应：Fe→Fe²⁺+2e

总反应：Fe+2H₂CO₃→FeCO₃+H₂

腐蚀产物FeCO

₃在金属表面发生沉积形成腐蚀产物膜，由于腐蚀产物膜在金属表面不同区域的覆盖度不同，这样不同覆盖度的区域之间形成了具有很强自催化特性的腐蚀电偶或闭塞电池，从而在这些区域之间形成电偶腐蚀，加速了金属的局部腐蚀，最终造成了点蚀、坑蚀。

图3 红河油田地面集输系统腐蚀产物样品

表2 红油田地面集输系统腐蚀产物元素组成分析结果

图4 红油田地面集输系统腐蚀产物X-射线衍射图

3 结论

（1）红河油田地面集输系统结垢产物主要为含锶重晶石（Ba_0.75Sr_0.25SO₄），主要由于地层流体从地下到地面温度、压力条件改变，造成钡锶析出，进而生成垢。

（2）红河油田地面集输系统腐蚀产物主要为四方纤铁矿（β-FeO(OH)）和重晶石（BaSO₄），主要由产出流体中的溶解氧、侵蚀性二氧化碳发生吸氧腐蚀和二氧化碳腐蚀造成。

作者简介：斯容（1987-），女，助理研究员， 2012年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业，获硕士研究生学位，现主要从事致密裂缝性油藏提高采收率相关工作。