張興隆，赫俊霞

（延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠，陜西延安 716000）

低滲透油田在開采過(guò)程中需要考慮集輸管線的腐蝕問題，集成管線的制作材料大多數(shù)為金屬材質(zhì)，金屬材料長(zhǎng)時(shí)間暴露在外面，容易被空氣中的氧氣所氧化，并且集輸管線需要與地面土壤接觸，土壤中的水分對(duì)集輸管線也會(huì)造成一定程度的損壞，因此油田集輸管線如果使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題和老化問題。如果油田集輸管線出現(xiàn)了腐蝕會(huì)對(duì)油田開采產(chǎn)生不良的負(fù)面影響，油田在開采過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)資源泄露，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，還會(huì)影響到低滲透油田開采設(shè)備的運(yùn)行，甚至還有可能引發(fā)事故發(fā)生，所以對(duì)低滲透油田集輸管線采取相應(yīng)的防腐措施是非常有必要的。目前低滲透油田集輸管線防腐技術(shù)主要是在集輸管線表面涂抹防腐層，利用防腐層將油田集輸管線與外界影響因素隔離開來(lái)，從而起到防腐作用，但是現(xiàn)有的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中起到的防腐效果不夠明顯，應(yīng)用技術(shù)后低滲透油田集輸管線仍然會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，且腐蝕面積比較大，傳統(tǒng)防腐技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足低滲透油田集輸管線防腐需求，為此提出低滲透油田集輸管線防腐技術(shù)優(yōu)化研究。

1 造成油田集輸管道腐蝕原因

1.1 土壤方面

土壤中的化學(xué)成分非常復(fù)雜，其中空氣、無(wú)機(jī)鹽、水的含量比較豐富，無(wú)機(jī)鹽與水能夠使土壤具有導(dǎo)電作用，這樣就為化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生提供了必要的條件；水與金屬在空氣環(huán)境下接觸也會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，但是這個(gè)反應(yīng)過(guò)程中比較漫長(zhǎng)。另外，土壤中化學(xué)成分、含水量、酸堿度等因素都對(duì)能對(duì)油田集輸管道的腐蝕造成影響，經(jīng)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，集輸管道的腐蝕中土壤引起的腐蝕是其中主要的一種腐蝕因素。

1.2 油田集輸管道材料方面

油田技術(shù)管道的金屬材質(zhì)本身性質(zhì)就具有不穩(wěn)定性，在長(zhǎng)期地下掩埋過(guò)程中一定會(huì)受到環(huán)境的影響，從而導(dǎo)致集輸管道腐蝕的發(fā)生。集輸管道內(nèi)部的材料性質(zhì)對(duì)集輸管道整體的耐腐蝕性有大的影響，在實(shí)際的使用過(guò)程中也能夠發(fā)現(xiàn)，普通合金材料的耐腐蝕性要明顯強(qiáng)于多合金材料，而金屬材料表面的粗糙度對(duì)管道的耐腐蝕性也有很大的影響，因此，在進(jìn)行集輸管道制作的過(guò)程中要盡量保證集輸管道內(nèi)表面的光潔度。

2 低滲透油田集輸管線防腐技術(shù)優(yōu)化

2.1 優(yōu)化低滲透油田集輸管線防腐涂層制作材料

油田集輸管道在制作的過(guò)程中主要使用的材料是金屬材料，而金屬材料長(zhǎng)時(shí)間處在地下環(huán)境中非常容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而使得金屬元素的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致集輸管道出現(xiàn)腐蝕的情況，因此一般情況下需要涂覆低滲透油田集輸管線防腐涂層，防腐涂層需要滿足以下指標(biāo)。

表1 防腐涂層性能指標(biāo)

傳統(tǒng)防腐技術(shù)中所使用的防腐涂層制作材料主要為丙烯酸與聚氨酯混合料，這兩種材料雖然抗氧化效果和抗腐蝕效果比較好，但是用其制作的防腐涂層附著力不滿足要求，在一段時(shí)間后涂層會(huì)逐漸脫落，并且丙烯酸與聚氨酯容易被水稀釋，空氣中的水分或者雨水接觸到丙烯酸與聚氨酯制作的涂層后，丙烯酸與聚氨酯成分會(huì)逐漸降低，從而導(dǎo)致防腐涂層的防腐效果逐漸失效[1]。此次根據(jù)低滲透油田集輸管線防腐需求，將活性樹脂代替原有的丙烯酸與聚氨酯涂層材料，活性樹脂具有良好的附著力和抗氧化性能，并且其主要提取于植物本體中，材料本身具有環(huán)保性質(zhì)，將其作為低滲透油田集輸管線防腐涂層制作材料[2]。此外還在制作材料中加入了少量緩蝕劑，利用緩蝕劑降低油田集輸管線的腐蝕速率，從而改善防腐涂層的抗腐蝕性能和持久性能。

2.2 優(yōu)化防腐涂料制作工藝

在原有技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)防腐涂層的制作工藝進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化后制作過(guò)程為：首先將活性樹脂與緩蝕劑按照9∶1 的比例加入到HIGH-5964 型號(hào)籃式研磨機(jī)中進(jìn)行攪拌，將研磨機(jī)的攪拌溫度控制在40℃以內(nèi)，如果攪拌溫度過(guò)高會(huì)影響到活性樹脂的性能，所有將溫度控制在40℃以內(nèi)，攪拌時(shí)間為30min[3]。然后在攪拌過(guò)程中加入少量的溫水，這樣可以提高活性樹脂的黏稠度。最后待攪拌完成后將材料取出，放在濕度在50%左右，溫度為30～50℃的室內(nèi)環(huán)境中，在未使用之前避免陽(yáng)光照射，防止防腐涂料的固化。

2.3 改善低滲透油田集輸管線防腐技術(shù)參數(shù)

低滲透油田集輸管線進(jìn)行防腐處理過(guò)程中需要確定防腐涂層涂抹的厚度，該參數(shù)與后期的防腐效果具有直接的關(guān)系[4]，傳統(tǒng)技術(shù)在實(shí)際操作中將防腐涂層厚度固定在3～5cm 范圍內(nèi)，沒有考慮其他因素的影響，此次對(duì)該技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整[5]。低滲透油田集輸管線防腐涂層厚度的確定與管線的厚度存在非線性關(guān)系，因此可以根據(jù)集輸管線的厚度和面積等數(shù)值來(lái)確定防腐涂層的厚度，其計(jì)算公式如下：

公式（1）中，D 表示低滲透油田集輸管線防腐涂層的厚度；k 表示低滲透油田集輸管線厚度；e 表示低滲透油田集輸管線橫截面積[6]。利用上述公式計(jì)算出低滲透油田集輸管線防腐涂層的厚度，根據(jù)數(shù)值對(duì)油田集輸管線進(jìn)行防腐處理[7]。在施工前必須要對(duì)低滲透油田集輸管線表面進(jìn)行處理，利用砂紙或者打磨設(shè)備將油田集輸管線表面進(jìn)行拋光打磨，并且用酒精試劑或者硝酸試劑對(duì)拋光后的油田集輸管線表面進(jìn)行刻蝕處理，這樣可以增強(qiáng)防腐涂料的附著力，使涂抹的防腐涂層不輕易脫落，最后將制備好的防腐涂料涂抹在管線表面上即可[8,9]。通過(guò)以上對(duì)防腐涂層材料、涂料制作工藝以及技術(shù)參數(shù)等方面的改良，完成了對(duì)低滲透油田集輸管線防腐技術(shù)的優(yōu)化[10]。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

實(shí)驗(yàn)以某低滲透油田集輸管線為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，該油田集輸管線長(zhǎng)度為10000m，管線材質(zhì)主要為Q360 鋼，實(shí)驗(yàn)利用優(yōu)化后技術(shù)與原有技術(shù)對(duì)該低滲透油田集輸管線進(jìn)行防腐處理。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了1000kg 活性樹脂材料，以及100kg緩蝕劑，用于制作低滲透油田集輸管線防腐涂料；根據(jù)公式（2）計(jì)算得到該低滲透油田集輸管線防腐涂層厚度為6.15cm。實(shí)驗(yàn)分別選取八段油田集輸管線，管線防腐面積范圍在500～4000m2之間，其中一段實(shí)驗(yàn)管道情況如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)管道情況

該管線從正式投產(chǎn)至今僅10 余年時(shí)間，隨機(jī)抽取的管段防腐層達(dá)到4 級(jí)以下的占到了12%左右，這樣的比例相對(duì)而言偏高，說(shuō)明該部分管段的防腐層老化速度較快。具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與維護(hù)建議如表2 所示。

表2 防腐層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與維護(hù)建議

經(jīng)過(guò)優(yōu)化前后兩種技術(shù)防腐處理后，在第60d 開始監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)油田集輸管線腐蝕情況，計(jì)算兩種技術(shù)應(yīng)用后油田集輸管線的腐蝕面積，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析此次提出技術(shù)優(yōu)化方案的可行性和可靠性。其中，本文主要利用DM 檢測(cè)儀進(jìn)行管道腐蝕數(shù)據(jù)采集，原因是這種儀器具有點(diǎn)距自動(dòng)測(cè)量、實(shí)時(shí)顯示等多種優(yōu)勢(shì)，可以顯著提升數(shù)據(jù)采集精度與效率。

DM 檢測(cè)儀主要由直流電源、信號(hào)發(fā)射機(jī)、信號(hào)接收機(jī)、A 字架、GPS 定位儀、DM 數(shù)據(jù)接收機(jī)等組成，其中直流電源與信號(hào)發(fā)射機(jī)是該儀器的重要組成部分，具體如圖2 與圖3 所示。

圖2 直流電源

圖3 信號(hào)發(fā)射機(jī)

低滲透油田集輸管線腐蝕檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

圖4 低滲透油田集輸管線腐蝕檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

表3 為優(yōu)化前后低滲透油田集輸管線腐蝕面積對(duì)比。

表3 優(yōu)化前后低滲透油田集輸管線腐蝕面積對(duì)比

從表3 中數(shù)據(jù)可以看出：優(yōu)化后的防腐技術(shù)防腐能力有所提高，應(yīng)用優(yōu)化后的防腐技術(shù)低滲透油田集輸管線的腐蝕面積比較小，遠(yuǎn)小于優(yōu)化前防腐技術(shù)，因此實(shí)驗(yàn)證明了此次提出的優(yōu)化方案可行，能夠有效改善原有技術(shù)的防腐功能，對(duì)低滲透油田集輸管線能夠起到有效的保護(hù)作用。

比較優(yōu)化前與優(yōu)化后的低滲透油田集輸管線防腐層等級(jí)，具體如表4 所示。

分析表4 中的數(shù)據(jù)可知：與優(yōu)化前相比，優(yōu)化后的低滲透油田集輸管線防腐層等級(jí)除VHDR-28 之外均達(dá)到一級(jí)，以此證明應(yīng)用本文方法后，低滲透油田集輸管線耐腐蝕性和使用壽命均得到了提升。

表4 防腐層等級(jí)比較

4 結(jié)束語(yǔ)

防腐技術(shù)對(duì)于延長(zhǎng)低滲透油田集輸管線使用壽命具有重要作用，此次針對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)存在的問題，從材料、工藝以及技術(shù)參數(shù)三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)低滲透油田集輸管線防腐技術(shù)的優(yōu)化，有效地改善了傳統(tǒng)技術(shù)的防腐功能，提高了低滲透油田集輸管線的抗腐蝕性和抗氧化性，為油田集輸管線有效使用提供了良好的技術(shù)支撐。