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1、单位代码：10615西 南 石 油 大 学 工程硕士学位论文 论文题目：塔河原油外输管线腐蚀机理研究 摘 要塔河油田自 1997 年投入开发以来，已建原油处理规模能力 530104t/a，建成联合站 3 座，重质原 油外输首站及末站各 1 座，原油外输管线 179 km，满足了油田生产的需要。此管线自建成投产以 来未进行过有关重质原油外输管道内腐蚀速率方面的试验，对于管线的腐蚀状况和腐蚀机理不是十 分清楚。 本文采用实验室挂片法，分析了不同温度、时间、含水量等因素对外输管线的腐蚀影响规律，利用 电子显微扫描、X 射线衍射及电子能谱、俄歇电子能谱（AES）分析等方法完成了腐蚀形态、特征 和形成机
2、理分析，腐蚀产物主要成分为 Fe、S、O、C、Cl，主要为 Fe2O3 同时含有一定量的 FeS、NaCl。同时采用 CORR-CP 失重挂片装置在 705、首站和三联进行了在线挂片失重实验，确 定了 705 站、首站、三联的腐蚀速率。采用非线性回归方法建立了现有工况条件下平均腐蚀速率预测公式2456. 00539. 0xy，利用该式可以预测不同时间下管道腐蚀速率和腐蚀程度。 根据实验研究和腐蚀影响因素分析结果，在合理控制运行工况参数的前提下，针对性地提出了缓蚀 剂电阻探针的腐蚀缓解及控制措施，缓蚀剂的缓蚀率在 85%以上能有效降低管道腐蚀速率，保证 了管线的安全运行和生产。关键词：重质原油；
3、腐蚀机理；腐蚀形态；腐蚀速率；缓蚀剂IAbstract Tahe Oilfield has been devoted to its development since 1997, has built the scale of crude oil processing capacity of 530 104t / a, with three joint stations , one first and terminal station and 179 km long distance pipeline , to meet the oil production. Since the complet
4、ion of this pipeline has not been put into the heavy crude oil transmission pipeline corrosion rate outside the pilot area for the pipeline corrosion and corrosion mechanisms are not very clear. In this paper, laboratory weightlessness experimenthanging, analysis of different temperature, time, wate
5、r content of external factors such as corrosion of pipelines influence of the use of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and electron spectroscopy, Auger electron spectroscopy (AES) analysis methods such as the completion of the corrosion morphology, characteristics and formation mechani
6、sm analysis of the corrosion products mainly composed of Fe, S, O, C, Cl, mainly Fe2O3 also contain a certain amount of FeS, NaCl. At the same time using CORR-CP weightlessness hanging piece installed in 705, the first stop and triple hanging piece for an online weight loss experiment to determine t
7、he 705 stations, the first stop, triple the corrosion rate. Using non-linear regression method to establish the existing conditions under the conditions of the average corrosion rate prediction equation 2456. 00539. 0xy, using the type can be predicted under different time and the corrosion rate of
8、pipeline corrosion. Based on experimental studies and corrosion analysis of influencing factors, in the reasonable control parameters of operating conditions, under the premise put forward specific inhibitor + corrosion resistance probe mitigation and control measures, corrosion inhibition rate of 8
9、5% above can effectively reduce the corrosion rate of pipeline to ensure the safe operation of pipelines and production. Key words: heavy crude oil; corrosion mechanism; corrosion morphology; corrosion rate; inhibitorI目 录 摘 要I Abstract II 1 绪论 1 1.1 目的及意义1 1.1.1 研究背景1 1.1.2 研究的目的与意义3 1.2 国内外现状4 1.3
10、技术路线及主要内容6 2 室内与现场挂片失重实验研究7 2.1 室内挂片失重实验 7 2.1.1 试验对象7 2.1.2 仪器设备8 2.1.3 试验方法8 2.1.4 腐蚀试验9 2.1.5 试验结果13 2.1.6 室内试验结论28 2.2 现场在线挂片失重试验分析29 2.2.1 腐蚀速率30 2.2.2 宏观分析31 2.2.3 金相分析32 2.2.4 扫描电镜分析33 2.2.5 X 射线衍射（XRD）分析34 2.2.6 X 射线光电子能谱（XPS）分析35 2.2.7 俄歇电子能谱（AES）分析38 2.2.8 动态腐蚀试验结论38 2.3 腐蚀速率预测39 3 重质原油外输管
11、线腐蚀影响因素分析 42 3.1 重质原油外输管线腐蚀机理分析42 3.1.1 管道内腐蚀43 3.1.2 管线外腐蚀影响因素52 3.2 腐蚀影响因素的模糊综合评判 54 4 外输管道腐蚀缓解措施制定 57 4.1 添加缓蚀剂 57 4.2 腐蚀在线监测系统57 5 研究结论与建议60 5.1 研究结论 60 5.2 建议 60 致 谢61 参考文献62西南石油大学工程硕士研究生学位论文11 绪论 1.1 目的及意义 1.1.1 研究背景 塔河油田位于塔里木盆地中北部轮台县南部，塔里木河北部冲积平原，目前建有联合站 3 座，原油 年产量 609 万吨(2008 年计划)。塔河油田主力油区为奥
12、陶系碳酸盐岩溶缝洞型块状油藏，油藏中部 5600 m，原油物性特征复杂，原油特征两超(超井深、超稠油) 、五高(高粘度、高矿化度、高含硫、 高密度、高含胶含蜡) ；部分区块(2、4、8、9 等)伴生气含有大量的 H2S、CO2，如 T740 井伴生 气 H2 S 含量为 7.00 10-2 ，T751 井伴生气 H2 S 含量为 3.8210 -2 ；油井见水及含水率上升较 快，产出水总矿化度在 26104 mg/L，Cl - 含量高，达到 13104mg /L ，Ca2 +含量在12103mg /L ，K+ 、Na+在 12104 mg/L 左右，属于 CaCl2 水型，pH 低 5.06.
13、5，水中游离 CO2 含量为 80 mg/L250 mg/L，腐生菌( TGB)含量较高，一般大于 104 个/ml，且不同程度含有硫 酸盐还原菌( SRB) 、铁细菌。 由于这些因素的存在，油田生产系统腐蚀极为严重，腐蚀严重的影响了油田的正常生产，如二号联 合站从 2003 年 9 月 20 日到 2005 年 10 月，单井管线以及集油先后出现了管线 11 次腐蚀穿孔，严 重地影响了油田的正常生产。2004 年 10 月，622 计转站进联合站管线(DN2006)发生腐蚀穿孔， 折算点蚀速度 5.38 mm /a；2004 年 12 月，722 计转站 TK633 单井进站管线腐蚀穿孔，该
14、管线为DN1005，折算点蚀速度达 4.0 mm / a。从现场割管看，以内腐蚀为主，且腐蚀坑较多。2005 年 1 月 2 日，722 计转站进联合站管线(DN2006)腐蚀穿孔。 塔河油田重质原油外输系统包括首站、1 号中间站、2 号中间站、雅克拉装车末站、库车塔石化末 站和外输管线，主要输油管线参数见表 1-1。表 1-1 塔河油田主要输油管线序号管段名称管长 km管径输量 万吨/年 （万方/天）设计压力 MPa1塔库输油首站雅末站输油管线65.1406.47.13006.42雅末站库车门站输油管线44.8355.67.12206.43塔联首站联络管线20.8323.97.11004.0
15、4塔三联首站联络管线25.64323.97.11804.0主要输油管线如下图所示。塔河重质原油对外输管线的腐蚀机理研究2图 1-1 三联塔库首站输油管线原油的基本参数见表 1-2。 表 1-2 塔河油田原油基本参数输油首站工艺流程如图 1-2 所示。位置密度 kg/m3水分% (m/m)含盐量 mg/L硫含量 %酸值 mgkoh/g塔一联919.90.328.041.540.22塔二联942.00.2179.492.130.30塔三联932.30.4418.041.720.24输油首站939.80.223.491.850.27西南石油大学工程硕士研究生学位论文3图 1-2 输油首站工艺流程 研
16、究的目的与意义 腐蚀是金属材料与周围介质发生化学或电化学作用成为金属化合物而遭受破坏的一种现象。据发达 国家调查，每年由于腐蚀造成的损失约占国民经济生产总产值的 2%-4%。在目前的油田生产过程 中，腐蚀所造成的损失也十分巨大。由腐蚀所造成的停工、停产、滴、漏等事故，既污染了环境， 也危害人民健康，同时也增加了油田生产成本，影响油田正常生产。因此，搞好防腐工作，已不再 是单纯的技术问题，而是关系到保护资源、节省能源、节省材料、保护环境、保证正常生产和人身 安全、发展新技术等一系列重大的经济和社会问题。所以对输油管道腐蚀问题进行深入细致地分析， 以便采取有效的措施减少腐蚀造成的损失，从而提高油田的经济效益1-5。 塔河油田重质原油储运系统是解决塔河油田重质原油外输的石化集团重点建设项目。塔河油田外输 重质原油的设计规模为 300104t/a，其中 80104t/a 在雅克拉装车外运，220104t/a 重质原油
