CN102654497B - 混-分原油腐蚀性测试法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混-分原油腐蚀性测试法，其包括油水混合样品制备；腐蚀性介质获取与分离；腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析。该原油腐蚀性测试方法可广泛应用于油田公司下属集输管线、管道管理公司下属原油集输管线内在运行原油的腐蚀性评价。混-分原油腐蚀性测试法还可用于作为集输管线选材评价、焊缝金属性能评价、缓蚀剂性能评价的基础试验方法。

Description

混-分原油腐蚀性测试法

技术领域

本发明涉及测试领域，特别涉及一种混-分原油腐蚀性测试法。

背景技术

在原油开采与输送过程中，最容易产生安全问题，也最容易导致停产损失的是腐蚀问题，因此原油腐蚀性分析非常重要。腐蚀是管道的慢性病，无论是站内支线还是长输干线，都无时无刻不在受到原油腐蚀的威胁。导致原油输送管线腐蚀的因素较多，包括管线材质、原油介质和环境影响。影响管线材质的因素主要是管线的成分和加工工艺过程。而原油介质则是导致管线腐蚀的根本原因。原油中含有的盐、硫化氢等腐蚀介质会与原油中的水相结合与管线相互作用，导致管线发生腐蚀破坏。环境影响主要包括温度、压力等。如前所述，原油中的腐蚀性物质大多易溶于水，在水的作用下造成管线腐蚀。尤其，在管输管线建设过程中由于地势的变化，很容易产生高程差，或者U形低位点，这些由高程差导致的低位点，在长年的输油过程中容易产生积水，这也是困扰管线腐蚀防护的重要因素。

通常采用的测试原油腐蚀性的方法是直接采用原油进行模拟试验的方法和配制地层水模拟溶液腐蚀的方法。首先，直接采用原油进行模拟腐蚀研究，其缺点在于时间周期过长，在实际应用过程中存在一定的难点，尤其在设计施工过程中，要求在较短时间内完成评价时存在难点。事实上，直接测试原油腐蚀性很难，导致这一问题出现的原因在于原油腐蚀介质的复杂性，而采用模拟溶液的方法进行测试误差又相对较大；其次，采用地层水进行模拟腐蚀研究也同样存在缺点，因为地层水在开采过程中会受到较多因素的干扰，包括开采、收集、存储、分析等都可能带来误差，最终再采用其分析结果进行模拟地层水测试，结果误差就更大。由于结果偏差较大，很容易导致实际选材以及选用防护手段时出现误判，当原油输送管线经过一定年限在还未达到使用寿命时，经常发生各种各样的事故，如刺漏等。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在较短的时间周期内测试出原油的腐蚀性，能恰当准确地反映出当前运输原油的腐蚀性，能突出反应管道内部积水对管道腐蚀的影响的混-分原油腐蚀性测试法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混-分原油腐蚀性测试法包括：

油水混合样品制备；

腐蚀性介质获取与分离；

腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析。

进一步地，所述制备油水混合样品包括：对第一容器进行清洗并干燥；

制样前，对第一容器进行除氧处理，除氧结束后迅速密封所述第一容器；

向所述第一容器中注入去离子水；

注去离子水操作完成后采用高纯氮气，对所述去离子水进行除氧处理操作，时间30-60分钟；

并在除氧结束后将原油注入至所述第一容器中与去离子水混合。

进一步地，所述对第一容器进行清洗是采用分析纯丙酮或无水乙醇对容器进行清洗。

进一步地，所述原油与去离子水比例为1∶1～5∶1计算得到，油水混合物总体积小于所述第一容器容积，大于所述第一容器容积的2/3。

进一步地，所述除氧处理采用的气体为99.99%高纯氮气；所述对去离子水进行除氧处理的时间为30-60分钟。

进一步地，所述腐蚀性介质获取与分离包括：采用机械或手摇的方式将原油与去离子水充分混合；混合结束后，将油水混合物静置分离；采用高纯氮气通过空气压力的方式将瓶下方的沉积溶液排出，排入经过除氧操作的洁净的第二容器中，采用液体排气体的方法防止空气中的氧气进入腐蚀溶液中。

进一步地，所述将原油与去离子水充分混合的时间为10～60分钟。

进一步地，所述静置分离的温度为20～60℃，时间为2～24小时。

进一步地，所述腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析包括：

采用99.99%高纯氮气对第二容器中分离出的腐蚀溶液上方空间再次进行除氧操作，时间为10～20分钟；

测试金属腐蚀样品尺寸及重量并记录；

将金属腐蚀样品浸入所述腐蚀溶液中，并记录时间；

腐蚀后将样品取出并采用分析纯石油醚、丙酮或无水乙醇进行清洗；

采用除膜剂进行腐蚀产物清除，并再采用无水乙醇清洗后，再次称重；

根据均匀腐蚀标准公式计算样品的平均腐蚀速率。

进一步地，所述测试金属腐蚀样品尺寸及重量并记录包括：

将管材样品打磨至800-1200#砂纸，每组平行样品3个，采用无水乙醇清洗，冷风吹干，采用万分天平称重并记录，采用千分尺测量尺寸并记录。

本发明提供的混-分原油腐蚀性测试法与采用纯原油测试相比，节约大量时间，试验准确性提高；与采用地层水腐蚀试验相比更具有实时性，能准确反应出长输管道中正在运行原油对管道的腐蚀性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的混-分原油腐蚀性测试法所用容器示意图；

图2为本发明实施例提供的向广口瓶中注入去离子水示意图；

图3为采用高纯氮气对去离子水进行除氧操作示意图；

图4为向广口瓶中注入待测原油样品示意图；

图5为向广口瓶上方空间注入氮气采用高纯氮气增压法提取腐蚀介质示意图。

具体实施方式

通常在常温条件下原油本身对金属材料腐蚀性非常小，几乎可以忽略。但是原油中含有一定量的矿物杂质和盐类物质等，这些物质在水的作用下会与金属材料发生化学、电化学反应，造成金属管道的腐蚀。原油中的盐类物质容易向水中溶解形成电解质溶液，原油的腐蚀性取决于原油中可溶解的腐蚀性成分的含量，包括溶解于水的盐类物质和气相成分。在原油输送过程中，如果管道存在内部积水区域，这些可溶解的物质就会溶解在沉积水中，与管材发生反应，产生腐蚀现象。

对于一种原油来说，当沉积水的量确定以后，各种腐蚀成分在水中的溶解能力是有限的。当增大原油与水的比例以后，会获得与原油中水分相似的腐蚀性溶液。本发明提供的混-分原油腐蚀性测试方法做到以下几点：

1、测试中所用的溶剂必须是去离子水，保证溶剂中无离子干扰测试结果。

2、测试之前去离子水必须采用高纯氮气进行充分除氧操作，避免去离子水中的溶解氧对测试结果产生影响。

3、测试中原油与经前两步操作处理后的溶剂的比例必须达到说明书中指定的比例（即原油与去离子水比例为1∶1～5∶1），保证形成的溶液接近工况下的沉积水，并能最大限度将原油中可溶解腐蚀性成分溶入溶剂中。

4、原油与水必须进行充分混合，保证原油中腐蚀成分尽可能在操作条件下溶入溶剂中。

5、测试过程中要采用高纯氮气保证腐蚀体系尽量小地受到空气环境中氧气的干扰。

以上技术方案中所要最终达到的目标是保证与测试管材样品的发生腐蚀反应的几乎全部物质来自于容器、原油和去离子水构成的腐蚀系统，而不是外界环境。

本发明实施例提供的混-分原油腐蚀性测试方法，其步骤包括：

步骤10、制备油水混合样品。

步骤20、腐蚀性介质获取与分离。

步骤30、腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析。

其中，步骤10制备油水混合样品包括：容器采用大于1升～5升的带橡胶塞，橡胶塞上带进导管1、出导管2的广口瓶（如图1所示，该广口瓶便于进行试验的除气操作与腐蚀介质在不同容器间的传输），并用分析纯丙酮或无水乙醇对广口瓶进行清洗，清洗结束并待其干燥后方可用于取样；制样前向广口瓶内通入99.99%高纯氮气除去广口瓶内的氧气，时间以通入氮气的量大于广口瓶容积为宜，除氧气结束后将广口瓶密封；从进导管1向广口瓶中注入去离子水（如图2所示）；注水完成后，原油与去离子水比例为1∶1～5∶1，油水混合物总体积小于广口瓶容积，大于广口瓶容积的2/3。注水完成后，从进导管1向广口瓶通入采用99.99%高纯氮气，对去离子水进行除氧操作（如图3所示，该除氧操作是避免去离子水中溶解氧气对实验结果的影响），时间30-60分钟（例如，可是30分钟、40分钟、50分钟、60分钟）；完成除氧后采用增压的方法将通过出导管2向原油注入去离子水中（如图4所示）。

其中，步骤20、腐蚀性介质获取与分离包括：采用机械或手摇的方式将原油与去离子水充分混合，时间范围为：10～60分钟（例如，可是30分钟、40分钟、50分钟）；混合结束后，将油水混合物放置在指定温度范围：20～60℃内静置分离，时间为2～24小时（例如，可是5、10、18小时）；参见图5，通过出导管2向广口瓶通入采用99.99%高纯氮气，通过空气压力的方法增加广口瓶油水上方空间中空气压力，并采用进导管1将广口瓶底部分离出来的腐蚀溶液排出，排入经过除氧操作的洁净的另一个广口瓶中（如图5所示，通过进导管1排入到该广口瓶中）。采用液体排气体的方法防止空气中的氧气进入腐蚀溶液中，排出腐蚀溶液时，油水界面必须在高于排出管口时停止。

步骤30、腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析，采用99.99%高纯氮气对分离出的腐蚀溶液上方空间再次进行除氧操作，时间为10～20分钟；戴医用橡胶手套，将管材样品（金属腐蚀试样）打磨至800-1200#砂纸，每组平行样品3个，采用无水乙醇清洗，冷风吹干，采用万分天平称重并记录试样腐蚀前重W1，采用千分尺测量尺寸并记录。随后将管材样品固定悬挂在橡胶塞上，通过快速更换橡胶塞的方法将试样浸入腐蚀溶液中，每组样品须平行试样3～5个，记录时间t；腐蚀试验结束后，将样品取出并采用分析纯石油醚、丙酮或无水乙醇进行清洗；采用除膜剂进行腐蚀产物清除，随后采用万分天平称重并记录试样腐蚀试验后W2。最后按均匀腐蚀标准公式计算样品的平均腐蚀速率，通过管材样品的平均腐蚀速率表征原油腐蚀性。均匀腐蚀速率，R是腐蚀速率；W1是试样腐蚀前重；W2是试样腐蚀试验后，除膜后重；ρ是密度；A是试样表面积。

此处列举一操作实例讲述本发明具体实施方式。国内某原油管道发生了腐蚀，对在运行原油进行取样测试，结果腐蚀速率低于0.006mm/a，根据相关标准，这一腐蚀速率在轻度腐蚀范围内，根本不会导致管道的安全问题。采用本发明实施例提出的混-分原油腐蚀性测试法进行测试，测试结果如下：当原油与去离子水比例在1∶1至5∶1范围内变化时，腐蚀速率在0.045mm/a至0.055mm/a之间，实测结果减去去离子水本身的腐蚀结果：Corrosion Rate(_{实际腐蚀速率})=0.055mm/a-0.050mm/a=0.005mm/a。这一结果与纯原油测试结果几乎相同。根据NACE RP 0775标准划分，属于轻度腐蚀，非常接近实际管线的腐蚀速率，对管线的腐蚀情况进行了良好的实验室数据验证。以上事例更好地反应出了混-分原油腐蚀性测试法测试结果的准确性。

本发明所涉及的混-分原油腐蚀性测试法与采用纯原油测试相比，节约大量时间，试验准确性提高；与采用地层水腐蚀试验相比更具有实时性，能准确反应出长输管道中正在运行原油对管道的腐蚀性。这是混-分原油腐蚀性测试法的优点。采用混-分原油腐蚀性测试法完成集输管道中原油腐蚀性测试试验成本较低，无论从技术流程和试验所用设备上看，都会节约大量的费用，直接造成成本下降。采用混-分原油腐蚀性测试法更科学，从前面技术方案中可以看出来，混-分原油腐蚀性测试法避免了在其它方法实施过程中除氧操作环节可能对原油中腐蚀气体的影响，直接导致结果偏低，因为原油中腐蚀气体的存在也是影响原油腐蚀性的重要因素，因此，试验方法的设计更加科学，更具有推广价值，结果更准确。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种混-分原油腐蚀性测试方法，其特征在于，包括：

制备油水混合样品；

腐蚀性介质获取与分离；所述腐蚀性介质获取与分离包括：采用机械或手摇的方式将原油与去离子水充分混合；混合结束后，将油水混合物静置分离；采用高纯氮气通过空气压力的方法将第一容器底部分离出来的腐蚀溶液排出，排入经过除氧操作的洁净的第二容器中；采用液体排气体的方法防止空气中的氧气进入腐蚀溶液中；

腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析；所述制备油水混合样品包括：

对第一容器进行清洗并干燥；

制样前，对第一容器进行除氧处理，除氧结束后迅速密封所述第一容器；

向所述第一容器中注入去离子水；

注去离子水操作完成后采用高纯氮气，对所述去离子水进行除氧处理操作，时间30-60分钟；

并在除氧结束后将原油注入至所述第一容器中与去离子水混合；所述原油与去离子水比例为1：1～5：1计算得到，油水混合物总体积小于所述第一容器容积，大于所述第一容器容积的2/3。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对第一容器进行清洗是采用分析纯丙酮或无水乙醇对容器进行清洗。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除氧处理采用的气体为99.99％高纯氮气。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将原油与去离子水充分混合的时间为10～60分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静置分离的温度为20～60℃，时间为2～24小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀测试和腐蚀数据处理与分析包括：

采用99.99％高纯氮气对第二容器中分离出的腐蚀溶液上方空间再次进行除氧操作，时间为10～20分钟；

测试金属腐蚀样品尺寸及重量并记录；

将金属腐蚀样品浸入所述腐蚀溶液中，并记录时间；

腐蚀后将样品取出并采用分析纯石油醚、丙酮或无水乙醇进行清洗；

采用除膜剂进行腐蚀产物清除，并再采用无水乙醇清洗后，再次称重；

根据均匀腐蚀标准公式计算样品的平均腐蚀速率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述测试金属腐蚀样品尺寸及重量并记录包括：

通过砂纸将管材样品打磨至800-1200#，每组平行样品3个，采用无水乙醇清洗，冷风吹干，采用万分天平称重并记录，采用千分尺测量尺寸并记录。