西江油田FPSO水處理系統(tǒng)腐蝕原因及防護(hù)

西江油田FPSO水力旋流器排�；亓鞴芫�于2013年7月發(fā)生腐蝕失效事件，長約5m的直管段中間部位發(fā)生泄漏，穿孔直徑約45mm，位于管段6點鐘方向。該條管線匯集了電脫水罐、電脫鹽罐及水力旋流器排海的生產(chǎn)水，是生產(chǎn)水下艙和外排回流的共用管段，回流每天約1h，流量約為300m3/h，其余時間該管段為靜水。

1腐蝕失效孔外觀形貌
重點關(guān)注管線腐蝕失效孔附近部位腐蝕形貌，切割后發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁表面附著一層較厚的油泥，分別用石油醚除油、酸洗液清洗內(nèi)壁，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁存在多處明顯不規(guī)則的腐蝕坑，腐蝕孔橫截面呈錐面，由此可以推斷管線腐蝕由內(nèi)而外發(fā)生。通過超聲波測厚發(fā)現(xiàn)管線底部與其他部位相比減薄最為嚴(yán)重。

2腐蝕失效孔微觀分析
2.1金相分析
管材樣品金相組織為鐵素體+珠光體，晶粒度為8.5級。對試樣進(jìn)行金相分析（放大100倍），如圖1所示。

由圖1可見，從材料微觀組織來看機(jī)械性能較好，說明材質(zhì)本身并沒有促使腐蝕發(fā)生的缺陷。

2.2腐蝕產(chǎn)物掃描電鏡及能譜分析
用掃描電鏡對腐蝕坑內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行形貌特征觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)：腐蝕產(chǎn)物疏松且成顆粒狀，比較容易脫落，腐蝕部位凹陷明顯，與管線內(nèi)壁表面形成斷層。內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物能譜（EDS）分析結(jié)果如圖2所示。

腐蝕產(chǎn)物的元素組成分析如表1所示。

由圖2、表1可見，腐蝕產(chǎn)物主要含有C、O、Fe等元素組成，同時伴有少量Si、S、K、Mn等元素。

2.3腐蝕產(chǎn)物X射線衍射（XRD）分析
腐蝕產(chǎn)物XRD分析結(jié)果如圖3所示。

由XRD分析發(fā)現(xiàn)，管材內(nèi)壁腐蝕產(chǎn)物主要由FeCO3、鐵的氧化物Fe3O4/Fe2O3、S和SiO2等組成。FeCO3是Fe受到CO2腐蝕生成的腐蝕產(chǎn)物〔1〕；鐵的氧化物可能是樣品在儲運過程中金屬受到空氣氧化所致；S可能是腐蝕產(chǎn)物FeS暴露在空氣中被氧化而來；SiO2為生產(chǎn)過程中流體攜帶的泥砂。因為FeS可能發(fā)生反應(yīng)生成S，因此在XRD分析中難以檢測出FeS顯示出的峰。

3腐蝕原因分析及防護(hù)措施研究
3.1腐蝕原因分析
通過上述研究發(fā)現(xiàn)：西江油田FPSO系統(tǒng)腐蝕的主要原因為CO2的腐蝕〔2〕，另外，F(xiàn)PSO系統(tǒng)內(nèi)H2S質(zhì)量濃度為100~300mg/L；CO2體積分?jǐn)?shù)為17%，CO2分壓與H2S分壓之比遠(yuǎn)大于500〔3〕，在這種條件下通常以發(fā)生CO2腐蝕為主。腐蝕產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)一定含量的S，可能是腐蝕產(chǎn)物FeS暴露在空氣中被氧化而來，而系統(tǒng)中也發(fā)現(xiàn)有大量的SRB存在，海管SRB在25~70mL-1之間波動，分離器及水力旋流器水相SRB在80~700mL-1之間波動，所以SRB腐蝕也是導(dǎo)致腐蝕失效發(fā)生的主要原因〔4〕。

3.2防護(hù)措施
（1）注入緩蝕劑。針對西江油田FPSO腐蝕的主要因素，開發(fā)了緩蝕劑TS-7020，該藥劑為雙咪唑啉緩蝕劑，其主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。

現(xiàn)場取分離器水樣進(jìn)行緩蝕劑效果室內(nèi)評價。評價條件：80℃，通CO2除氧10min，同時用CO2加壓至1.2MPa，結(jié)果如表2所示。

由表2可見，該緩蝕劑適用于抑制CO2的腐蝕，整體緩蝕率較好，注入藥劑質(zhì)量濃度為15mg/L時，緩蝕率即可達(dá)到96.7%。

（2）定期殺菌。由于系統(tǒng)中有大量SRB存在，因此系統(tǒng)的防護(hù)措施中，除了日常的緩蝕劑的注入外，定期對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行殺滅SRB的處理也相當(dāng)重要。針對該油田的細(xì)菌情況，篩選出一種殺菌劑，該藥劑是一種復(fù)合型殺菌劑，由醛類、多季銨鹽及其他有機(jī)殺菌劑復(fù)合而成。該藥劑對系統(tǒng)已生成的生物膜及腐蝕產(chǎn)物有剝離作用，可有效殺滅生物膜及腐蝕產(chǎn)物下的SRB，同時，該藥劑可有效解決菌類在長時間處于同一類藥物的作用下易產(chǎn)生抗藥性的問題〔5〕。

3.3現(xiàn)場防護(hù)效果監(jiān)測
根據(jù)腐蝕原因分析及防護(hù)措施研究結(jié)果，在西江油田FPSO海管上岸點注入緩蝕劑15mg/L，同時在海管上游間歇式注入殺菌劑，每周注入一次，注入質(zhì)量濃度為200mg/L，每次持續(xù)殺菌6h。腐蝕防護(hù)措施實施前后腐蝕掛片監(jiān)測結(jié)果如表3所示。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

由表3可見，由于找到了系統(tǒng)腐蝕的主要原因，緩蝕劑，殺菌劑共同作用下，系統(tǒng)各處的腐蝕狀況得到了明顯的改善。測試結(jié)果表明，油相腐蝕速率維持在0.025mm/a之內(nèi)，水相腐蝕速率維持在0.125mm/a之內(nèi)，緩蝕率最高可達(dá)到92.96%。目前系統(tǒng)穩(wěn)定運行情況下，海管SRB在6~13mL-1之間波動，分離器及水力旋流器水相SRB在6~25mL-1之間波動，SRB細(xì)菌在系統(tǒng)內(nèi)的繁殖速度得到了有效的控制。

4結(jié)論
（1）腐蝕原因分析表明，西江油田FPSO的腐蝕以二氧化碳腐蝕為主，同時伴有局部的SRB細(xì)菌腐蝕現(xiàn)象。

（2）針對該油田的腐蝕現(xiàn)狀，開發(fā)了緩蝕劑和殺菌劑相結(jié)合的防護(hù)措施，使生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕狀況得到很大改善，目前油輪整個生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕速率基本都保持在0.125mm/a以下，系統(tǒng)各點SRB細(xì)菌均控制在25mL-1以下。