随着油田开发时间的延长,地面系统腐蚀日趋严重,管线及储罐腐蚀穿孔频繁发生,给油田开发、安全环保带来巨大压力,严重制约了油田生产安全平稳运行。按腐蚀部位及形态分类,两种腐蚀类型较典型,一类是管线6点钟穿孔,漏点呈规则圆孔;另一类是严重的垢下腐蚀或结垢致堵管线。
(1)典型细菌腐蚀
硫酸盐还原菌 (Sulfate-Reducing Bacteria,简称SRB) 是一种厌氧的微生物,广泛存在于油田管道等缺氧环境中,也是管道内腐蚀的重要原因之一。实际工况下SRB腐蚀形貌多为高度的局部点蚀,去除表面腐蚀产物后,金属表面保护膜脱落,呈现光亮活性的表面极易发生腐蚀,蚀坑是开口的圆孔,纵切面呈锥型,孔内部是许多同心圆环或阶梯形的圆锥。
注水管道、输油管道、油气设施在试压、试运行过程中若使用未经处理的自来水,也可能导致管道发生细菌腐蚀。研究表明,管道中输送的原油及SO42-可以作为SRB生存的营养物质,30~40℃温度是适于SRB生存的温度范围,沉积层下缺氧,易形成适合SRB生存的无氧环境,另外管线流速低也可以为SRB在管壁上附着繁殖提供有利条件。
(2)垢下腐蚀
在油气管道内部固体颗粒沉积主要包括砂、淤泥、元素S、石蜡、沥青以及腐蚀产物(FeS、FeCO3等)、碳酸钙、硫酸钙等难溶颗粒。固体颗粒沉积通常发生在流体流动速率较低及清管不充分的条件,与固体颗粒尺寸及形状、流体的流速及流态有着重要的关系。固体颗粒沉积后往往会导致局部产生较为严重的沉积物下腐蚀(俗称垢下腐蚀)。此外,固体颗粒沉积可能会促进细菌生长,增大细菌腐蚀的可能性。
固体颗粒沉积导致垢下局部腐蚀的原因,目前研究认为主要有以下两个方面:一是改变局部的腐蚀环境,固体颗粒沉积处易产生闭塞腐蚀电池作用、局部环境酸化,还有可能导致与其他部位存在电位差,在大阴极小阳极的作用下加速颗粒沉积处的局部垢下腐蚀;二是改变局部的缓蚀效率,当沉积的固体颗粒表面积较大时,会吸附带走(或消耗)一定数量的缓蚀剂,使缓蚀剂达不到有效浓度,降低缓蚀效果,此外,固体颗粒沉积可能会降低缓蚀剂的活性,未能发挥缓蚀作用,从而加速颗粒沉积处的局部垢下腐蚀。
当油田采出水介质的配伍性能较差时,管道易发生严重结垢而导致的堵管现象。一般情况下油气田的结垢类型包括碳酸盐垢,常见的有CaCO3和MgCO3 ;硫酸盐垢, CaSO4、BaSO4、SrSO4等;锈垢:Fe2O3、FeS、FeCO3等;盐垢:NaCl;油垢:凝固油类或沥清、石蜡类物质;泥垢和细菌垢等。