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中原油田联合站集输系统结垢监测方法研究
摘 要：垢下腐蚀作为电化学腐蚀的一种特殊腐蚀形式，其腐蚀所造成的危害巨大，截止目前仍没有一种科学可行的方法对其形成速率进行有效监测。通过现场监测点和试验室内“静态”挂片对比试验研究对中原油田联合站集输系统结垢速率的监测方法进行科学研究和论证，实现了对中原油田集输系统结垢速率的有效监测，从而改善了油田垢下腐蚀防护措施，为油田的安全生产提供了保障。
关键词：集输系统；监测技术；垢下腐蚀；结垢速率
Abstract： Under-deposit corrosion as a special form of electrochemical corrosion， which will cause great harm， so far there still no such a scientific and feasible method to monitor its rate of formation effectively. In this paper， a method for monitoring the scaling rate of the gathering and transportation system has been conducted a scientific argument through the field monitoring sites and the lab “static state” hanging pieces comparative test research，the effectively monitoring of scaling rate of gathering and transportation system has been realized， which will definitely improve the under-deposit corrosion protective measures and provide a guarantee for the safety production of Zhongyuan oilfield.
Key words： gathering and transportation system；monitoring technology；under-deposit corrosion；scaling rate.
一 结垢监测技术国内外研究现状
结垢监测在国内目前基本处于一个尚未起步阶段，各油田也在积极探索监测结垢的方法。近年来一些增油措施如 驱油、空气驱油技术的应用，在生产系统内引进了 等结垢介质，使得结垢现象趋于严重，以致影响了正常生产。
目前，国内外多个石油公司对结垢机理及防治进行过较为深入的研究，但结垢速率的监测仍然是个空白点。在国内南京化工大学、兰州石油化工机械研究所、中科院和天津石化机械研究所等研究单位针对工业循环水开发过结垢监测仪器，其工作原理主要是利用化工传热原理实现对污垢热阻的监测。对于在油田的采油集输生产中遇到有结垢现象时，只是添加一些除垢剂进行防垢治理，其治理措施存在一定的盲目性和不确定性，且在一定程度上增加了成本的投入[2-4]。
二 典型案例
选取中原油田采油三厂明二联合站三相分离器垢下腐蚀穿孔现象分析，截止到2013年11月底，21台三相分离器本体因垢下腐蚀穿孔或外观缺陷进行的维修已累计达到90台次。其中：12台容器的筒体钢板进行了挖补维修，有5台容器的挖补维修已达3次；4台容器的封头因底部材质厚度不足以承压进行了180°的调换；11台容器的工艺接口进行了补强；18台容器的排砂包和引压管进行了
多次更换或封堵。仅2013年1月～11月间，除更新过的6台分离器外，其余15台分离器维修施工就已经达到11次，严重影响正常产量分线计量，目前还有2台处于计划待修状态。从穿孔部位的内外表象看，其穿孔的主要原因是典型的垢下腐蚀造成的穿孔。
三 研究过程
（1）监测方式的确定
从利用结垢监测仪监测、利用不同孔径组合监测和挂片监测三种常用方法中分析：
1）结垢监测仪主要是利用化工物理传热原理对污垢热阻的监测，达到对管线内结垢量的监测，主要用于监测工业循环水的结垢，仅是对结垢量进行监测，对结垢速率无法量化。因此该方法可以作为参考佐证使用，而对于油田集输管线结垢速率的测定还不能完全采用。
2）利用不同孔径组合监测是经典结垢监测方法，对结垢速率的监测较为精确，但需要将管线内部规定部位横截面全部封堵仅留不同孔径畅通，通过一段时间的监测，根据各个不同孔径被结垢所封堵的程度计算结垢速率。该方法在试验室内可以实现，在生产实际中受现场工况制约无法实现，因此该方法只能作为研究使用，而不能在现场采用。
3）在集输系统中安装专用监测装置，用特殊工具取放试片的方法进行监测。该方法借鉴成熟的腐蚀监测方法进行的，只要试片选用得当，其操作性是很强的，可以采用。
（2）监测部位的选择
根据现场调研可知：油田集输管线的直径、变径、弯道及液体的流速、温度、压力等均会影响到结垢的形成，考虑到这些因素，监测部位应选择在集输管线较长水平直管段上，其水平直线长度不小于3米，这种部位应该可以代表系统的平均水平，同时要求监测装置应垂直安装在管线的上部；挂入的监测试片应尽量下到管内的下方，但不可与下部管壁接触，使其完全浸泡在流体中。试片在管线内应使其与管壁保持平行方向，以减少因阻力和涡流而产生的结垢，取得较为真实的结垢速率。
（3）监测试片材质及形态的选择
监测所用的试片应在不锈钢、耐蚀材料及与现场管线相同的材质中选择，为求监测结果与真实情况相近，应尽量设置与现场同等条件，因此应选用与现场管线相统一的材质加工试片。试片的形态有光滑试片、带眼试片、圆形试片、管型试片等，但这些形态的试片因与现场工况均有相左情况，因此不可采纳，而应选用与现场管线内壁光洁度相同的试片，同时受监测工具的限制，其尺寸应规定为
50×10×1mm，表面不易打磨，应略微粗糙，加工成与现场条件一致的试片。
（4）垢样的采集和处理
为保证垢样采集和运输过程中不缺失，在现场采集过程中将取出的试片用封口袋封存，这样试片上的垢样即使脱落也在封口袋中。待垢样试片取回试验室后，先用汽油或石油醚浸泡，但不能用毛刷或硬物刷洗，目的是为了将附着在垢样表面的油污清除，并保留完整的垢样。浸泡时间采用30分钟[6]，然后用无水乙醇浸泡脱水10分钟，脱水后烘干称重。这时得到的是试后试片及其所结垢样的总重量（如果要分析垢样成分，再用机械方法将多数垢样剥离但不可伤及试片，如果不分析垢样成分，可直接进行下一步）。将试后试片放入清洗液浸泡4小时后用清水清洗，再用无水乙醇脱水，然后用电吹风吹干称重得到试后清除垢样后的试片净重，如此就可以得到试后试片上垢样的结集量。
（5）平均结垢速率的计算
四 结论
通过现场监测点和试验室内“静态”挂片对比试验研究，中原油田集输系统所采用的结垢速率监测方法的科学性和良好的可操作性得到了验证。实现了对中原油田集输系统结垢速率的有效监测，中原油田垢下腐蚀防护措施得到了有效地改善，为油田集输系统的安全、高效、稳定运行提供了技术支撑，使油田防腐工作又上了一个新台阶，从而为油田的稳产增效提供了保障。
参考文献
[1] 高亚楠，汤天遴，李玉萍，赵景茂.中原油田集输管线腐蚀行为研究[J].石油化工腐蚀与防护，2003，20（3）：28.
[2] 左景栾，任韶然，于洪敏.油田防垢技术研究与应用进展[J].石油工程建设.2008，34（02）：7-8.
[3] 陈涛. 油田集输系统腐蚀结垢与防治[J]. 石油化工腐蚀与防护. 2011，28（02）：27-28.
[4] 舒勇，熊春明，张建军.高含水期油田集输系统腐蚀结垢原因及综合防治技术[J]. 腐蚀科学与防护技术. 2010（01）：67-70.
[5] SY/T 0600-2009，油田水结垢趋势预测[S].北京：国家能源局，2009.
[6] SY/T 5329-2012，碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法[S].北京：国家能源局，2012.