本发明涉及石油开采的一般领域，特别是这种开采设备中遇到的腐蚀问题领域。
更具体地说，本发明涉及一种表征一种石油的方法。
本发明还涉及使一种石油的腐蚀作用最小化的方法。
本发明还涉及一种石油开采设备，其包含至少一个由至少部分金属管线元件形成的回路，石油在所述金属管线元件内循环。
背景技术：
石油开采需要解决一定数量的技术问题，石油对石油开采设备的腐蚀是其中之一。事实上，依其组成，证明石油本质上是腐蚀性介质。此外，这种天然腐蚀性在石油开采设备内由于实施的高温和流速而加剧。因此，由此导致这些设备的元件，特别是石油在其中循环的元件例如管线、管道、储罐、油柱或其他装备零件的内侧过早降解，因为这些元件通常是由金属材料制成，这种材料不昂贵且易于实施，但对腐蚀现象特别敏感。
从此，与这些装备零件的腐蚀有关的许多问题就会出现在石油开采设备中，诸如例如泄漏、裂缝或污垢，特别是引起设备生产能力下降、流速减小、材料浪费或者甚至环境和工业风险(爆炸、火灾、污染等)，这有时会使得设备完全失效。当然，这些问题对石油设备的操作人员来说是非常有害的，因此必须对易受石油腐蚀性损害的不同设备元件采取许多预防和/或治疗措施(维护、更换、清洁等)。由此导致石油开采设备的开采成本增加。
这些问题尤其存在于处理来自深层油藏的原油的设备中。事实上，这种“深度”石油常常是特别酸性的，因此本质上是非常腐蚀的。从那时起，很容易理解在寻找有效和廉价的解决方案中可能存在的所有风险，以减少石油设备操作人员易于遇到的腐蚀问题。
已经探索了不同的技术路线来开发解决方案，从而可以减少石油开采设备的腐蚀，并因此尝试克服上述问题。
第一种解决方案在于处理石油腐蚀性并且为了配备石油开采设备，使用具有高耐腐蚀性的材料，例如不锈钢或高合金钢。但是，这种材料的成本通常会大大减少其使用，因此大规模实施它们通常是不可想象的。因此，在实践中，这些材料最经常被保留在石油开采设备的装备的局部零件中。
第二种可选择的和/或补充解决方案在于试图降低石油对石油开采设备的装备零件的侵蚀性。为此目的，广泛已知并使用的是向石油注入不同的化学物质(主要基于磷和/或硫)，称为“腐蚀抑制剂”。更确切地说，这些抑制剂本质上是腐蚀性组分，会与金属接触而发生反应，然后形成保护层(磷酸铁或其它)，以保护金属壁免受与石油腐蚀性相关的作用。这种解决方案是目前实践中可用来减少腐蚀现象的唯一手段，从技术角度来看可以得到相对令人满意的结果，大大减少了石油开采设备内的腐蚀问题。尽管它在石油开采设备的建设中不要求特别的投资，但另一方面，考虑到所实施的化学产品的成本，并且由于需要将这些产品持久地注入石油中以改变设备元件的表面(例如装备零件和管线)，使其更耐腐蚀的事实，因此从长远来看，这种解决方案证明是昂贵的。这个成本问题在处理大量石油的设备中更为重要，因为每天要注入的抑制剂(消耗品)的量与单位生产率成正比。
但是，除了长期的大量财政投资之外，如此充满抑制剂的石油容易给石油设备操作人员带来其它问题。事实上，通过腐蚀抑制剂的作用产生保护层(磷酸铁或其它)需要高度活泼的环境，因此总的腐蚀作用难以控制，并且通常会导致不合需要且难以控制的副作用，例如：
-抑制剂对下游单元的催化剂的有害作用，其降低了总过程的效率，
-在装备零件内部形成沉积物，导致管线、交换器或其它装备零件的污垢。
-等。
因此，从总的或系统的角度来看，尽管将抑制剂注入石油可能会大大减少石油开采设备的某些部件(主要是管线)的腐蚀，但设备的其它部件相反会由于抑制剂的副作用而降解，这些副作用由于如压力和/或温度(高温腐蚀抑制剂的活性随着压力和/或温度而变化)参数而加重。
最终，矛盾地是，活性剂如抑制剂的实施是设备良好操作的不可忽视的风险因素。这种风险由于在实践中以不同的且可改变的比例加入大量抑制剂的事实而加剧，因此，对于石油开采设备操作团队很难知道并控制注入石油中的每种抑制剂或化学品的作用，或简单地确定直接影响腐蚀的参数。然后通常由此导致测定不同的剂量、经验方法的使用，甚至不准确的并且包括不可忽视的误差风险。
技术实现要素：
因此，指定给本发明的目的旨在补救上文提到的不同缺点，并提出一种表征一种石油的新方法，使得能够以简单、快速、准确和廉价的方式确定对金属部件的石油腐蚀最小化的参数。
本发明的另一个目的旨在提出一种表征一种石油的新方法，其是多用途的并且可以应用于例如多种不同的石油，特别是具有非常不同的总酸值(tan)的石油。
本发明的另一个目的旨在提出一种表征一种石油的新方法，其可以在石油开采设备中以特别简单、安全、快速和廉价的方式实施，包括由操作者直接实施。
本发明的另一个目的旨在提出一种使一种石油的腐蚀作用最小化的新方法，所述方法既不会从根本上改变石油的组成也不会改变其酸度。
本发明的另一个目的旨在提出一种使一种石油的腐蚀作用最小化的新方法，所述方法特别简单且易于实施，同时特别准确。
本发明的另一个目的旨在提出一种使一种石油的腐蚀作用最小化的新方法，所述方法是基于基本分析法而不是基于纯粹的经验评估。
本发明的另一个目的旨在提出一种使一种石油的腐蚀作用最小化的新方法，所述方法不需要大量投资。
本发明的另一个目的旨在提出一种使一种石油的腐蚀作用最小化的新方法，所述方法构成了使用基于磷或硫的化学腐蚀抑制剂的替代方案，并且就经济和环境方面来看特别有意义。
本发明的另一个目的旨在提出一种使一种石油的腐蚀作用最小化的新方法，所述方法可以在石油开采设备内以特别简单、安全、快速和廉价的方式实施，包括由操作人员直接实施。
本发明的另一个目的旨在提出一种石油开采设备，由石油引起的腐蚀问题在所述设备内最小。
本发明的另一个目的旨在提出一种石油开采设备，所述设备能够以特别简单且快速实施的方式使由石油引起的腐蚀问题最小。
本发明的另一个目的旨在提出一种石油开采设备，所述设备能够以特别经济的方式使由石油引起的腐蚀问题最小，而不会从根本上破坏石油的组成和性质，并且尊重环境。
本发明的另一个目的旨在提出一种石油开采设备，所述设备能够以自动化的方式使由石油引起的腐蚀问题最小。
本发明的另一个目的旨在提出一种石油开采设备，所述设备可以使由于不同石油引起的腐蚀问题最小，无论石油来自单一原油还是来自不同的馏分。
通过表征一种石油的方法来实现指定给本发明的目的，其中所述石油与金属部件接触放置，所述方法包括以下步骤：
i.改变石油的含水量，
ii.测量其含水量被由此改变了的石油对所述金属部件的腐蚀，
iii.通过重复数次前两个步骤(i、ii)建立数据库，所述数据库包含所述石油多个不同的含水量值和多个腐蚀值，每个腐蚀值对应于一个所述含水量值，
iv.通过处理所述数据库，确定对于金属部件的腐蚀具有最小值的石油的含水量的最佳值或最佳值范围。
还通过使一种石油对金属部件的腐蚀作用最小化的方法来实现指定给本发明的目的，其特征在于，调整石油中的水量使得含水量基本等于所述石油的腐蚀性最小的值。
最后，通过石油开采设备来实现指定给本发明的目的，所述石油开采设备包括至少一个由至少部分金属管线元件形成的回路，石油在所述金属管线元件中循环，所述石油开采设备特征在于，一方面它包括设计成将水注入所述回路内的注水装置，以改变石油的含水量，使石油对所述金属管线的腐蚀作用最小，和另一方面用于测定要注入的水量的工具。
附图简述
通过阅读以下说明，参考仅以说明性和非限制性的实施例给出的附图将会清晰明了地理解本发明的其它特性和优点，其中：
图1示出了在执行在第一个和第二个具体实施例的范围内应用的根据本发明的方法时，记录的金属部件的腐蚀速率(以mm/年计)随石油中的水量(以ppm计)变化的不同的演变曲线。
图2示意性地示出了根据本发明在其中石油的腐蚀作用最小的精炼设备的一部分。
图3示出了在本发明的第一个具体的实施例过程中记录的含水量δ随初始含水量变化的演变曲线。
图4示出了在本发明的第二个具体的实施例过程中记录的含水量δ随初始含水量变化的演变曲线。
具体实施方式
本发明因此涉及一种表征一种石油的方法，其中所述石油与金属部件接触放置。表征可以理解为能够表征，即表示、指示发生的现象的任何操作。但是这个术语也可以指使得可以理解正在发生的现象的任何操作。例如，以非限制性方式，表征方法通常包括诸如测试、测量或数据分析的基本步骤。
优选地，本发明的方法目的使得可以表征易于传递给所涉及的石油在其中循环的设备零件的腐蚀水平。在本发明的范围内，优选地，问题是在高温下即在例如200至400℃，优选约280℃的温度下与一种石油接触的金属部件的腐蚀。事实上，根据其组成，石油本质上是一种腐蚀性产品。术语“腐蚀”是指部件或材料通过周围介质(在此为石油)的作用，优选通过化学过程的降解。腐蚀尤其是影响所涉及的部件或材料的材料损失，导致其变薄并且可能上升到穿孔甚至破坏。
术语“石油”既指原油，即如它来自钻井过程中的石油储层的石油，也指不同的石油混合物或指来自通常在炼油厂进行的石油蒸馏步骤的不同的石油馏分。同样，这个术语指各种石油，无论其地理起源、成熟度、提取深度、粘度、密度或总酸值(tan)如何。优选地，术语“石油”指其总酸值即tan不同的石油。术语“石油”可以例如指来自西非的一种石油，其天然总酸值(tan1.5)可以人为增加至tan5(例如通过向原油中加入环烷酸)以满足所述表征的需要。
在不脱离本发明的范围的情况下，术语“金属部件”指其主要组成是金属的任何部件。因此，该部件的组成可以包括已知或未知的任何合金和/或金属，其包括至少一种金属元素，例如钢、铸铁、不锈钢等。优选地，术语“金属部件”指钢部件，并且从冶金学观点来看，有利地是在石油工业中经常使用的碳钢的代表性astma105级碳钢。在这种情况下，金属部件在高温(几百摄氏度)下被一种石油腐蚀的现象特别是由于石油的环烷酸，其侵蚀碳钢，因此形成可溶于有机相的腐蚀产物，即环烷酸铁。
在不脱离本发明的范围的情况下，与其组成相似，该部件的大小和形状可以如其可设想的那样变化。因此，术语“金属部件”既可以指大尺寸(几米)的金属板，也可以指非常小尺寸(几毫米)的片，例如分别用于制成罐或试样(coupon)。但是这个术语也可以指更复杂形状的部件，如管线或管道，甚至是本身由一系列部件组成的元件，例如在石油精炼的范围内的例如阀门、龙头或蒸馏柱。
因此，考虑到可以覆盖术语“金属部件”的形状、尺寸和事物的多样性，在不脱离本发明的范围的情况下，此后术语“接触放置”可以涉及多种不同的情况，只要石油直接接触所述金属部件。因此，作为说明性和非限制性的方式，所述金属部件可以处于静止接触，即相对于石油没有相对速度，例如在罐的情况下，但是也可以处于动态接触，即，在所述金属部件与石油之间存在相对速度，例如石油在其中以一定流速循环的管线或管道的情况下，正如在石油开采设备中或在管道中的情况下。优选地，将金属部件与石油接触放置，其中两种材料之间的相对速度在0至15m/s之间，优选在1至3m/s之间。
但是这种接触也可以指“人为”接触，即在实验室中为了实验的需要而再现的接触，不论后者是否属于石油开采设备。在这种情况下，与石油接触放置的部件将优选是试样，即几平方毫米或厘米且形状简单的金属部件，例如片、平行六面体、圆柱体、圆盘或环。优选地，试样是约15mm厚度和40mm直径的圆盘形状。在这种情况下，为了模拟石油和金属部件之间的线性流速，可以将试样旋转放置在石油内，并因此提供代表线速度的圆周速度。优选地，所述试样可以以大约6m/s的圆周速度与石油接触放置，代表运行中的剪切应力。
术语“接触放置”并不限于特定的温度，并且覆盖金属部件与石油接触的多种温度，特别是从室温到几百摄氏度。有利的是，并且正如通常在石油开采设备中的情况，金属部件与石油在高温下，即例如在200至400℃，优选约280℃的温度下接触。
类似地，术语“接触放置”并不限于特定的压力，而是覆盖金属部件与石油接触的多种压力，例如在真空(零位压力)下、在大气压或更高的压力(例如几十巴)下接触放置。
在以下说明中，参照本发明的第一个具体的实施例，对应于图1的曲线c和d，其中意义涉及西非的一种原油的腐蚀性的表征，所述原油的天然tan约为1.5。在此实施例中使用的金属部件是astma105级的碳钢试样，直径40mm和厚度15mm的圆盘形式。正如下面将要描述的那样，使用大量严格相同的试样用于很好地实施所述方法。所述试样被安装在轴线上，并以6m/s的圆周速度与西非石油接触，即在西非石油内旋转放置，所述圆周速度实质上代表了在4英寸的管线内的12m/s的线性流速。发生这种接触的温度和压力分别为280℃和70巴，并且在24h期间。当然，此实施例绝对不是限制性的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，下面的说明可转换成另一种石油和/或另一种钢和/或其它条件等。
根据本发明，所述表征方法包括以下步骤：
i.第一步，在此步骤中改变石油的含水量w。事实上，任何原油在从石油储层提取时都固有地包括一定量的水。本发明的表征方法目的提出通过脱水或者通过加入水，或者可能通过连续的脱水然后加水的步骤来改变原油的初始含水量wi，首先，为了从石油中完全除去水，以便能够非常精确地控制之后添加的水，因此从含水量w的值基本上为零的基础开始。根据上文描述的本发明的第一个具体的实施例，通过将液体形式的水加入到所述石油中改变所述西非石油的含水量。在整个过程中石油的所有其它固有参数(特别是其组成、粘度、密度、成熟度)保持不变。
ii.第二步，在此步骤中，测量其含水量w已经在前面的步骤中被改变后的石油对所述金属部件的腐蚀cr。优选地，腐蚀测量在于测定时间单位的所述金属部件的材料损失，例如毫米/年。该物质损失测量可以有利地通过质量损失测量和/或厚度减小测量来进行，前者特别是在金属部件是试样的情况下，后者特别是在金属部件具有大尺寸的情况下。优选地，也可以在与石油接触放置之后对试样进行酸浸(例如利用抑制酸)，以测定暴露后的腐蚀速率。事实上，如在下文中将详细描述的，试样酸浸前后腐蚀速率之间的差异给出了关于在暴露过程中形成的钝化层和/或保护层的信息。根据上文描述的本发明的第一个具体的实施例，腐蚀测量是以如下两步进行的基于物质损失的计算：试样酸浸被酸侵蚀之前的腐蚀产物和基体金属的其它不同的沉积物，和试样酸浸被酸侵蚀之后的腐蚀产物和基体金属的其它不同的沉积物。
iii.第三步，在此步骤中通过重复数次前两个步骤(i、ii)建立数据库，其包含所述石油多个不同的含水量w的值和多个腐蚀cr值，每个腐蚀值对应于一个所述含水量w的值，例如表1所示。
表1
术语“数据库”指其中显示不同的数据项目和优选不同的测量结果的任何集合。表1中可见的数据库是执行本发明的上述第一个具体的实施例作出的。根据这个实施例，改变西非石油的含水量，以便获得表1中可见的五个不同的含水量w的值。对于这些值中的每一个，根据上述约定由此进行试样腐蚀测量，以观察在下表中示出的酸浸前和酸浸后的腐蚀cr值。表2示出了根据本发明的第二个具体实施例构建的相似的数据库，其与上文所述的第一个实施例的唯一区别在于所使用的石油的总酸值(tan)，如上所述，其已被人为地改成5。
表2
iv.第四步，在此步骤中，通过处理数据库，确定对于金属部件的腐蚀显示出最小值mcr的石油的含水量的最佳值mw或最佳值范围。“处理数据库”是指任何干预(intervention)，其在于观察和/或处理和/或开发来自所述数据库的数据。术语“最佳值范围”是指对于金属部件的腐蚀显示出最小值mcr的石油的含水量的一系列值mw(或特别是一个值)。优选地，所述最佳值范围包括关于最佳值的几个值，以构成值的范围，即值的范围或区域。有利地，所述数据库包括足够多的石油的含水量w的不同值和相应的腐蚀cr值，以便能够在处理所述数据库的过程中观察到随着石油的含水量w增加，腐蚀逐渐减少，然后逐渐增加。术语“观察”在本文中可以在分析、检查的意义内理解，理解它们并能够得出结论的数据。该观察结果例如可以有利地利用在第一个表格中可见的数据库实现，该数据库来自上文描述的本发明的第一个具体实施例。由此可以清楚地看出，随着石油含水量w的增加，对金属部件记录的腐蚀趋于逐渐减少，然后再逐渐增加。更确切地说，数据库的观察结果表明，石油的含水量值为170至1450ppm时，腐蚀值看起来下降，然后超过这些值时，看起来增加。由第二个表中所示的数据库中可以得到相似的观察结果，即对于tan基本上等于5的石油：对于石油的含水量值为200至910ppm，腐蚀降低，然后超过这些值时看起来增加。
因此，根据第一种方法，该数据库的第一个观察结果或分析使得已经可以表征石油对设备零件的腐蚀水平随参数：其含水量的变化关系。因此，通过对数据库的简单处理(例如，观察结果)，已经可以确定石油的含水量的最佳值mw的第一接近值，对于该值来说，金属部件的腐蚀显示出最小值mcr。在本发明的第一个实施例的情况下，对于tan为1.5的石油，该接近值将明显地包括660至1450ppm之间的水，和在本发明的第二个实施例的情况下，tan为5的石油，接近值包括910至1490ppm之间的水。尽管如此，由上文提到的实验点，精确地确定腐蚀的最小值mcr和含水量的最佳值mw是很微妙的，因此优选的是用如下所述的补充操作继续和/或更新数据库的处理。
优选地，所述数据库的处理包括绘制曲线的操作，所述曲线代表金属部件的腐蚀随石油的含水量的值变化的关系cr＝f(w)。换句话说，在图表上它代表了金属部件腐蚀随石油含水量值的演变过程。腐蚀值置于纵坐标轴上，而石油的含水量值置于横坐标轴上。所述曲线基本上包括随着石油的含水量w的值增加的两个连续的曲线段：
-第一段曲线，其中腐蚀是含水量w的减函数cr＝f(w)，直至最小点m，优选地并且实质上根据0和1之间的反函数的变化模式，
-第二段曲线，其中腐蚀是从最小点m起的含水量w的增函数cr＝f(w)，优选地和实质上根据对数函数的变化模式。
作为替代方案，在该第二段曲线中，腐蚀实质上是从最小点m开始的恒定函数cr＝f(w)。
优选地，所述曲线进一步包括第三段曲线，其中根据基本上渐近的趋势，腐蚀趋于稳定，特别是对于具有相对低的tan(例如tan为1.5)的一种石油。
这种操作例如见图1。更确切地说，图1包括来自前表中示出的数据库的四条不同曲线，在横坐标上显示了石油中存在的水量w(以每百万份计)和纵坐标为金属部件的腐蚀cr(以物质损失率表示，以毫米/年计)。
-曲线a表示根据上述本发明的第二个实施例，酸浸后金属部件的腐蚀随西非原油的含水量的变化关系。
-曲线b表示根据上述本发明的第二个实施例，酸浸前金属部件的腐蚀随西非原油的含水量的变化关系。
-曲线c表示根据上述本发明的第一个实施例，酸浸后金属部件的腐蚀随西非原油的含水量的变化关系。
-曲线d表示根据上述本发明的第一个实施例，酸浸前金属部件的腐蚀随西非原油的含水量的变化关系。
因此，如上所述，尽管每条曲线代表不同的条件，但它们具有基本相同的轮廓，即相同的变化。
有利地是，所述数据库的处理包括探索最小点m，其横坐标上的坐标为所述含水量的最佳值mw，纵坐标为所述腐蚀的最小值mcr，对此腐蚀的导数随石油的含水量的变化关系(dcr/dw)基本上为零，并且在此经历从负号到正号。换句话说，如果构建函数cr＝f(w)的变化表，则可以观察到所述函数的导数具有负号的部分(其对应于减函数)，然后是导数是正号的部分(其对应于增函数)，这两个部分由所述函数的导数基本为零的值分开。那么，该值对应于所述函数的最小值，即对于腐蚀是最小值的水量值。根据本发明，正是要探索这个值进行识别、表征。一般地，可以以不同的方式进行基于导数的对最小点m的探索，并且特别是：
-通过文字区分(literaldifferentiation)，知道函数cr＝f(w)并以文字方式计算导数，和/或
-通过数字微分(digitaldifferentiation)的方法，即通过例如在前面的表格上可见的数据库的数字处理，和/或
-通过图形微分(graphicdifferentiation)的方法，使用先前定义的曲线。
例如，第二个表中示出的数据库的处理，更具体地说是其后在图1中绘出的曲线a的分析，表明最小点m的坐标是在横坐标上近似值为1000ppm的水和在纵坐标上近似值为0.31mm/年的腐蚀。换句话说，在本发明的第二个具体实施例中，对于该石油的腐蚀性为最小值mcr来说，水量mw约为1000ppm。
在本发明的第一个和第二个具体实施例中，所述处理还表明，对于不同的曲线a、b、c、d，该值mw基本上是共同的，这意味着在本文中所述值mw独立于石油的总酸值(tan)。然而完全可以想到的是，对于其它石油，上文给出的值基本上或完全不同，并且也是不脱离本发明的范围的。
根据所述表征方法的优选的实施方案，所述金属部件由石油在其中循环的金属管线构成，所述管线属于石油开采设备，如上文所述(术语“石油开采设备”将在下文中定义)。例如，意义涉及一种石油的腐蚀性的表征，所述石油在石油开采设备例如炼油厂内循环，并且更准确地说是在金属管线内循环。根据该实施方案，改变所述石油的含水量w，然后在基本上足以记录管线腐蚀的一段时间(例如数天或数周)后，测量金属管线的腐蚀cr。之后，仍然在相同的时间段内，重复进行改变石油的含水量w和测量腐蚀cr的步骤，以构建数据库。然后，通过处理所述数据库，将可以确定对于金属管线的腐蚀显示出最小值mcr的石油的含水量的最佳值wc。
因此，上述表征方法，特别是通过处理数据库，使得可以突出在含水量和石油腐蚀性之间存在非常明确的关系，并且对于不同水平的总酸值(正如在上文描述的本发明的实施例的过程中已经示出的tan1.5和tan5的西非石油)也是如此。换句话说，一种石油的含水量显然是确定一种石油的固有腐蚀性和/或其腐蚀作用的决定性因素。
上述表征方法还可以突出其它重要参数在表征一种石油的腐蚀中起作用。在这些参数中，一些参数是石油固有的，其它参数与实施的过程有关。因此，除了石油的含水量之外，由tan值表示的一种石油的总酸值也对其腐蚀性有重要影响。例如在图1中可见的曲线所示，其它条件相同，即所有其它参数相同(温度、压力、速度等)，一种石油的tan越高，其腐蚀性即腐蚀电位越大，因此，其腐蚀作用会很高，因此，注入水越多，就会对下文所述的最小化方法有越重要的作用。石油和金属部件之间的相对速度，换句话说石油的流速，也是表征一种石油的腐蚀性的重要参数。事实上，流速越重要，由于侵蚀和腐蚀现象的结合，石油的侵蚀性就越高。
因此，在上述提及的所有都对石油对于设备的侵蚀性具有直接影响的不同参数(石油的tan、温度、压力、速度、含水量等)中，本发明突出了石油的含水量w的重要的和意想不到的作用，该参数进一步具有易于改变的优点，而不影响其它参数，并且不产生可能有害开采的副作用。
本发明还涉及如一种石油对金属部件的腐蚀作用最小化的方法。“最小化法”是指通过它可以探究大大降低、减少、最小化石油的腐蚀作用和/或腐蚀性的任何方法。术语“腐蚀”、“石油”、“金属部件”以与上文相同的方式定义。
根据本发明，所述最小化方法特别在于调整石油中的水量，使得石油的含水量w基本上等于对于所述石油的腐蚀性是最小值的值。这里的动词“调整”指的是在于适应，即调节的任何一种操作，所述操作使石油的水量w对应于接近石油腐蚀性是最小值的值。优选地，可以通过添加水来调整石油中的所述水量。此外，可以通过除去水，例如利用石油的脱水来完成或替代水的添加。这一步特别是可以在添加水之前进行，实现向已经完全脱水，即被剥夺了其最初的内部水的石油注水，使得石油的水量基本上等于加入到所述石油中的水的量。因此，不必须要求测量石油的水量，因为会从加入的水量直接推断出来准确的估计。有利地是，以其液态和/或气态形式，即以水蒸气的形式和优选地由软化水进行水的添加。
有利地，所述含水量值w对应于利用上文描述的表征方法测定的含水量的最佳值mw。
优选地，调整石油中的水量使得石油的含水量基本上包含在200至2000ppm之间，有利地在500至1500ppm之间，并且优选地约为1000ppm，已经有利地在实施上文所述的表征方法后测定了这些值，例如对西非石油实施的根据上文描述的本发明的第一个或第二个实施例。此外，这些值非常低(以质量计约为0.1％)，足以使得不会从根本上改变工艺过程中的石油组成及其性能，并且对操作规划、经济规划影响很小甚至可以忽略不计，并对环境规划产生实质上零影响。
此外，如在图1的曲线a上可以看到的，石油的含水量w的控制，即调整或调节使得有可能将金属部件上的物质消耗减少到基本上90％，所述消耗与在石油腐蚀性作用下金属部件的腐蚀有关。
如前所述，根据所述最小化方法的优选的实施方案，所述金属部件由石油在其中循环的金属管线组成，所述管线属于石油开采设备(术语“石油开采设备”在下文中定义)。换言之，在与表征方法的前述实施方案中上述那些相似的条件下，实施使腐蚀作用最小化的方法，其中会调整水的量以基本上给予石油对于所述石油的腐蚀性是最小值的水量值。
更确切地说，开发的石油腐蚀性最小化方法的目的是在金属部件上形成保护层，这样会保护金属部件免受高温下石油的环烷酸的侵蚀。根据以下基本方程，该保护层可以包括磁铁矿(fe3o4)，其可以自身和/或与硫化亚铁(fes)协同提供保护特性：
和/或
事实上，无论硫是固有地包含在石油中，或者在较小程度上可能以抑制剂的形式加入石油中，硫化亚铁层是硫热侵蚀的直接结果。但是，如上式所示，水(h2o)的注入进一步允许形成磁铁矿，其自身和/或通过硫化亚铁层的稳定作用和增强作用在高温下具有起到保护防止石油的环烷酸的作用，因此增加了金属部件的耐腐蚀性。更确切地说，磁铁矿对硫化亚铁层的稳定作用使得可以增加硫化亚铁耐环烷酸的溶解作用。
然而，在本发明范围内开发的方法也突出了这层磁铁矿相对难以获得和/或维持，并且要调整的水量应该位于其中水量相对低以达到特别低的腐蚀水平的值的范围内。事实上，如前面的数据，特别是图1中可见的曲线所示，如果水的量变得太高，例如对于西非石油来说超过2000ppm，则金属部件的腐蚀速率再次增加，达到将水注入石油之前对石油最初测量的值，或者甚至超过这个水平。事实上，所实施的最小化和表征的方法也使得可以突出，超过最佳含水量mw，太大量的水看起来有助于产生酸性环境，特别是通过水中的有机酸的离解。从那时起，这种酸性环境的发展将趋向于抑制磁铁矿的保护作用，特别是通过根据以下反应导致磁铁矿离解：
fe3o4+8h+→3fe2++4h2o
因此，如上所述，正确且准确地确定对于腐蚀最小的含水量的最佳点mw是至关重要的，否则存在再次得到石油的初始腐蚀性或者甚至增加它的风险，并因此加剧设备的腐蚀问题。
在阐述表征和最小化一种石油的腐蚀性的这些方法及直接涉及注入的水的过程中，另一个显著的现象被突出出来。事实上，如图3和图4所示，随着石油的总酸值(tan)变化的注入的水可以被完全完成(consummated)或相反增加，这意味着在所述方法中已经生成了水。图3涉及上文提到的本发明的第一个实施例，并且表示水的δ(以ppm计)的变化曲线r，即初始水量(即，注入到石油中的水量)和最终的水量(即当腐蚀测量结束时存在于石油中的水量)之间的差随初始水量的变化关系。图4以相同的方式示出了根据上文提到的本发明的第二个实施例的曲线f。图3显示，注入石油中的水高达一定的量时(大约7000ppm)，最终的水量(即如上所述在腐蚀测量后24小时后测得的水量)高于最初注入的水。换句话说，在这个测试过程中产生了水。同样，图4显示也生成了水，但这次达到水量的初始值约2000ppm。即使产生或消耗的水量表明在石油中存在的其它组分之间的其它化学反应起了作用，但水的产生/消耗很可能与在钢上生成的前述保护层的稳定性有关。
本发明本身还涉及一种石油开采设备。该术语是指用于开采石油的任何设备，从钻井设备如石油平台或钻井到精炼设备(refiningplant)如炼油厂。作为延伸，并且在不脱离本发明的范围的情况下，任何以或多或少直接的方式允许石油开采的设备都与该表达有关，例如管道或罐。
图2示意性和示例性地示出了石油开采设备即炼油厂的运行原理，其目的是将原油转化成多种成品和/或半成品(例如燃料、沥青、润滑剂等)。以已知的方式，这种设备的运行始于原油1的来源，该来源来自例如罐或直接来自管道。首先利用脱盐装置2中的管线12输送原油，脱盐装置2包括进水口21和用于收集水和矿物盐的装置22。该脱盐装置的主要功能是提取可能含有石油的不同的矿物盐，例如氯化钠、氯化镁和氯化钙，以避免这些盐的水解和形成强侵蚀性的化合物(例如氯化氢)，并且在较小的程度上，避免这些盐特别是在热的作用下沉积在设备的不同元件中。以已知的方式，例如通过注入大量(约5％)软水来进行这种脱盐功能，从而形成乳液，所述乳液在静电场的作用下会有利于含有矿物盐的水滴的附聚，然后在沉降22后将其提取。一旦“脱盐”，接着通过管线23将石油输送到炉3，以便将石油加热到高温。然后将石油输送到蒸馏柱(或塔)4。蒸馏柱包括不同的抽出塔盘(draw-offtrays)41、42、43，并且蒸馏柱目的是分离随其分子量变化的分子，生成不同的石油馏分。然后在不同的抽出回路(draw-offcircuits)611、621、631中提取这些石油馏分。作为说明，回路61是例如能够获得家用燃油的回路，回路62是柴油，回路63是汽油等。位于柱底部的回路5使得可能获得例如重的残余物，如沥青，而位于柱顶部正上方的回路7使得有可能获得气体如丁烷或丙烷。不同的抽出回路可以包括不同的更复杂或不那么复杂的元件，以便生产上文提到的不同的成品或半成品。当然，上文提到的元件是以说明性和非限制性示例的方式给出的，为了清楚起见，在图中已经减少了它们的数量。事实上，在实际上，蒸馏柱包括更多的元件，特别是更重要的抽出回路数量。
根据本发明，所述石油开采设备包括至少一个由至少部分金属管线元件形成的回路，石油在所述金属管线元件内循环。“管线”理解为旨在将石油从第一点输送到第二点的任何元件，例如管或管道。作为说明，管线元件可以由图2中可见的管线12、23、611、621、631的全部或部分构成。以与上述相同的方式理解术语“金属”。这样定义的管线元件被组织成回路，即它们形成闭环或开环，以便将石油从起点输送到到达点，其中后者可以是不同的(在开路的情况下)或是合并在一起(在闭路情况下)。
根据本发明，石油开采设备一方面包括注水装置8。术语“注水装置”是指其主要功能是将水注入另一个元件内的任何装置、工具、元件、构件或组件。换句话说，注水装置8能够让水从第一介质通过到第二介质而不是往复地通过。优选地，所述注水装置间歇工作，即它能够让水在特定时刻在一个方向上通过，而在其它时刻是完全关紧的。作为说明性而非限制性的例子，所述装置8例如可以由配备有止回阀的龙头或阀构成，使得水或液体可以仅在一个方向上循环。优选地，可以通过多个中间位置，以连续的或相反离散的方式将所述龙头或所述阀从完全关闭且紧密的状态操作到完全打开的状态，以便可以调整流速，即调节要注入的水量。有利地是，所述装置能够被遥控。自然地，所述注水装置选自已知元件(阀、龙头、喷嘴等)或者以支持与石油开采设备相关的压力和温度应力的这种方式制造。
根据本发明，所述注水装置8被设计为将水注入所述回路中以改变在回路中循环的石油的含水量w，如上所述，以使石油对所述金属管线的腐蚀作用最小化。
根据本发明，石油开采设备另一方面包括用于测定要注入的水量的工具。“工具”可以理解为能够知道要注入的水量的任何装置或方法，换言之，使得可能确定通过注水要达到的目标水量的任何装置或方法。优选地，确定要注入的水量的所述工具实施根据前述说明的表征方法，以测定对于腐蚀cr最小的最佳含水量mw。但是，替代地或补充地，用于测定要注入的水量的工具也可以由一系列图表组成，随着石油固有性质和/或使用条件(流速、温度、管线材料等)的变化，所述图表将会给出石油必须含有的最佳水量，以使腐蚀最小化。换言之，在不脱离本发明的范围的情况下，作为测定工具，完全可以想象使用图1中可见的现有曲线，其本身代表在上文所述的使用条件下用于西非石油的图表。有利地，用于测定要注入的水量的所述工具由数据库组成，所述数据库包括在设备中使用的不同石油的不同特征，以允许自动识别所使用的石油并自动测定随着所述石油变化的要注入的水量，使石油的腐蚀作用最小。优选地，由自学习法供给所述数据库，随着石油设备的开采进行，其优先自动记录与所使用的不同石油相关的不同参数和其它测量的和/或计算的特征。
优选地，所述回路包括蒸馏柱4，其本身包括至少一个抽出回路61(如上述图2所示)，所述注水装置8连接到所述抽出回路61以便将水注入抽出回路。本文中术语“连接”指的是注水装置8和抽出回路61之间的任何类型的紧密连接，例如利用切割所述回路61的操作，接着将所述注水装置8焊接到回路上的操作而进行的连接。但是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以完全实施任何其他装配，例如通过垫片、螺钉和螺母的装配。优选地，通过将所述注水装置8布置在离蒸馏柱4最近的位置处，将其连接到抽出回路61，并且这是为了保护整个抽出回路61。
优选地，将注水装置8设计成以蒸气的形式注水，并且因此由例如注射喷嘴构成。事实上，以气体形式(蒸气)注水会形成磁铁矿，从而根据上文详述的原理改善管线的保护。此外，通过在先前限定的回路中循环的介质内部，即在石油内部汽化，蒸气具有容易分配并且立即可混溶的优点。最后，在石油开采设备中通常可以以中压蒸汽(约10至20巴)的形式获得大量的蒸气，因此可以通过注水装置8直接使用。有利地，从一般的观点来看，所述注水装置可以使用已经存在于设备中的蒸气来调节蒸气。
有利地，石油开采设备包括评估装置9，用于评估石油在其中循环的回路的至少一个所述管线金属元件的腐蚀cr水平。术语“评估装置”是指任何装置，即能够估计和/或测量腐蚀的任何工具。由于腐蚀是减少金属元件厚度的一种现象这一事实，因此例如可以通过测量所涉及的金属元件的厚度来制造这种装置。有利地，可以以非破坏性和连续的方式，例如利用腐蚀速率测量探针或腐蚀控制装置来制造这种装置。优选地，这种探针是固定到管线上的装置形式并且发射会穿过管线壁的超声波。这些波在组成管线的不同材料内的折射会使得有可能在信号处理的操作之后给出指示，首先是管线的厚度，其次是管线的腐蚀速率或水平。但是也可以利用任何其他装置，例如视觉装置(照相机、内窥镜等)或化学装置(可能检测腐蚀产物的存在和数量)来制造所述腐蚀评估装置，从那一刻起，这些化学装置能够获得石油在其中循环的回路的至少一个管线金属元件的腐蚀水平的评估。
优选地，所述腐蚀水平评估装置9连接到上文提到并且在图2中可见的所述抽出回路61(术语“连接”在此与前面相同定义)，优选在注水装置8之后，所述注水装置8是基于来自所述评估装置9的信息经过处理工具进行控制的。这里的术语“信息”是指任何类型的数据，例如数字或模拟数据，优选来自由所述装置进行的测量。“处理工具”理解为能够基于上述信息确定控制注水装置的方式，即给予其要注入的水量的任何装置。这种工具可以例如由计算机类型的计算终端构成，其能够优选地通过以自动方式实施上文定义的表征方法和/或最小化方法，自动测定随着来自评估装置9的信息变化的要注入的水的量。但是，替代地或补充地，处理工具也可以由一系列图表构成，根据石油的腐蚀水平和/或石油的固有性质和/或使用条件(流速、温度、管线的材料等)，所述图表会给出石油必须含有的最佳水量，以使腐蚀最小。
有利地，石油设备包括用于评估原油和/或其馏分和/或其混合物的含水量w的装置，所述注水装置8是基于来自所述用于评估石油的含水量w的信息经过处理工具进行控制的。换句话说，代替控制如上定义的随着腐蚀水平变化的注水装置8，或者除此之外，还可以使用能够提供石油含有的水量的工具来控制腐蚀水平。换句话说，该装置假定预先知道随着设备的条件(材料、石油的特性、温度、速度等)变化，石油必须含有的理论最佳水量，以使腐蚀最小。例如，根据前面的描述，已知使西非石油的腐蚀性(和/或腐蚀作用)最小的其含水量的最佳值mw基本上为1000ppm。因此可以简单地利用含水量评估装置来控制注水装置8，以便达到最佳值mw。此外，用于评估含水量w的装置的存在也使得可以构成闭环控制系统，使得可以将石油的含水量自动保持接近最佳值。因此，前面关于装置、信息元件和处理工具的描述也适用于该含水量评估装置。
使用一个或几个前面的评估装置(评估石油的腐蚀水平和/或含水量)进一步使得能够将水自动注入石油中，即设备本身能够调整石油中的水量，没有人为干预或以最小的人为干预，从而使对于所述设备的不同元件的腐蚀最小，并且有利地基本上实时进行。因此，即使前面提到的参数之一应该发生变化(速度、石油改变、温度、压力等)，石油的腐蚀水平和/或含水量也会发生变化，用于控制的工具会检测到它并且将能够自动修改发送到注水装置的指令，以便在需要时修改石油的含水量。
有利地，该设备包括多个注水装置和多个腐蚀水平评估装置9和/或石油含水量评估装置，在不同的回路中成对关联(即至少一个评估装置与注水装置8相关联)，以便每一对装置均彼此独立运行。
有利地，这些装置中的一对装备有蒸馏柱的各自的抽出回路，这使得可以随着各自石油馏分的适当特性的变化，调整各自回路中的要注入的水量。
工业应用的可能性
本发明发现了特别是在石油开采设备中实施一种石油的表征方法和/或一种石油的腐蚀作用最小化的方法中的工业应用，和/或在石油开采设备的设计、制造和开采方面的工业应用，所述石油开采设备包含至少一个由部分金属管线元件形成的回路，石油在所述金属管线元件内循环，例如石油平台或炼油厂。