普光氣田集輸系統腐蝕狀況分析及防治措施

陳洪杰 羅沿予 劉 奎

(中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽 457001)

普光氣田集輸系統腐蝕狀況分析及防治措施

陳洪杰 羅沿予 劉 奎

(中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南濮陽 457001)

對普光氣田集輸系統進行了腐蝕狀況統計分析，2010年5月普光氣田3號線全部監測掛片的腐蝕速率平均值為0.032 mm/a，總的統計數據趨勢是分離器液相出口處腐蝕速率最高達到0.045 mm/a，其次是加熱爐進口處為0.040 mm/a，腐蝕速率最低的是分離器氣相出口處為0.019 mm/a。通過模擬試驗對腐蝕因素進行了X-射線衍射分析，結果表明集輸系統材質主要受H2S，CO2及單質硫腐蝕，積液礦化度對材質也有一定的腐蝕作用。由緩蝕劑評價試驗確定了3號和1號緩蝕劑結合使用的最佳方案。介紹了優化后緩蝕劑的預涂膜、連續加注和批處理的3種加注方式，經優化后集輸系統氣相和液相的腐蝕速率基本控制在0.030 mm/a以內。

普光氣田 腐蝕 緩蝕劑 防治

普光氣田主體天然氣中H2S和CO2平均的質量分數分別為15.16%和8.64%，井口平均壓力約30 MPa，集輸系統壓力約10 MPa，產出液中含單質硫，且礦化度較高，腐蝕環境非常惡劣。目前普光氣田集輸系統防護措施基本采用“抗硫鋼+緩蝕劑+陰極保護”的方案。該文重點分析了普光氣田腐蝕狀況及原因，并對緩蝕劑防護措施進行了探討。

1 普光氣田腐蝕監測概況

普光目前在用監測手段主要有電阻探針(ER)、線形極化探針(LPR)、電指紋(FSM)、掛片監測(CC)和化學介質分析。其中外輸管道腐蝕監測以電指紋法為主，分布在沿線各閥室附近的焊縫部位，主要監測焊縫的失厚變形情況。站內腐蝕監測以掛片監測為主，其他在線監測手段為輔。

電阻探針信號容易受溫度、結垢、剩余厚度等影響，采集到的數據波動較大;LPR不能用于監測含有較高雜質(油類)氣體，若處于對電極造成污染的環境中，所獲得的數據可靠性差。故目前普光氣田集輸系統采用的電阻探針與線性極化探針只作為腐蝕掛片的輔助監測方式。

以普光氣田3號線腐蝕監測結果為例，2010年5月全部監測掛片腐蝕速率平均值為0.032 mm/a，各不同監測部位間腐蝕情況見圖1。

從圖1看出，分離器液相出口處腐蝕速率最高，其次是加熱爐進口處，腐蝕速率最低的是分離器氣相出口處。液相是腐蝕介質集中、腐蝕環境最惡劣的位置，所以該處腐蝕最嚴重;加熱爐進口處監測點在緩蝕劑加注之前，處于未保護狀態故腐蝕速率也較高;分離器氣相出口所處環境，其腐蝕性成分幾乎全部分離出去，故腐蝕速率最低。

圖1 三號線不同監測部位掛片監測數據Fig.1 Monitored data of samples hung for different monitored location in third line

2 腐蝕因素分析

為研究普光氣田集輸系統影響腐蝕的主要因素，參考實際生產條件進行了模擬試驗。

2.1 試驗條件

掛片材質為L360SS，H2S分壓1.5 MPa，CO2分壓1.0 MPa，總壓10 MPa，流速4.0 m/s，溶液 pH 值不超過3.5，溫度50℃，不添加緩蝕劑，試驗溶液參照普光產出液成分配制，礦化度為67.9 g/L，添加1 g/L的單質硫。試驗設備為美國cortest公司生產的高溫高壓釜，腐蝕產物分析采用荷蘭Philips公司的X Pert Pro MPD型X射線粉末衍射儀。

2.2 試驗結果及分析

試驗后L360SS試件的腐蝕速率為0.437 mm/a，試片腐蝕形貌見圖2。由圖2可知，試片表面腐蝕明顯較高，且存在一定程度的坑蝕現象。對試片表面處理后進行腐蝕產物X射線衍射(XRD)分析(見圖3)，從圖3中發現其成分主要包括 FeS，FeCO3，Fe3O4，CaCO3，MgCO3和 MgFe2O4等，前3種腐蝕產物分別是典型的H2S腐蝕、硫腐蝕、CO2腐蝕和試驗過程中的氧腐蝕，后3種主要是夾雜在腐蝕產物中的沉積鹽。這說明集輸系統材質主要受H2S，CO2及單質硫腐蝕，同時積液中的Cl－，Ca2+等離子也對材質有一定的腐蝕作用。

圖2 試件腐蝕后形貌Fig.2 Morphology of the sample after corrosion

圖3 試件表面腐蝕產物XRD衍射Fig.3 XRDofcorrosiveproductionsonthesurfaceofthesample

3 緩蝕劑防治措施研究

根據普光氣田實際工況條件，對國內外幾種效果較好的緩蝕劑進行模擬工況效果評價，優選出能用于普光集輸系統的最佳藥劑。目前緩蝕劑加注采用預涂膜、連續加注和批處理3種工藝相結合的方式［1］。

3.1 緩蝕劑優選試驗

首先對國內外油氣田、研究所、院校應用效果較好的緩蝕劑進行常壓初選試驗，最終確定效果較好的3種緩蝕劑，然后再進行模擬工況評價試驗。試驗條件同2.1，參考標準為SY/T5273-2000《油田采出水用緩蝕劑性能評價方法》。試驗結果見表1。

表1 緩蝕劑模擬工況評價結果Table 1 Evaluation results of corrosion inhibitors under simulated condition

從試驗結果來看，3號緩蝕劑效果較好，考慮到經濟成本，采用3號和1號緩蝕劑結合使用的方案。

3.2 預涂膜緩蝕劑加注工藝

為有效防止流體中硫化氫、二氧化碳以及腐蝕性鹽水對管壁造成的腐蝕，可在站場聯動試車前利用緩蝕劑對管線及容器進行打底預涂膜，在管壁上形成黏性極強的薄膜，從而降低酸性氣體對管道的腐蝕。

緩蝕劑預涂膜加注方式分為3步:(1)清管通球及氮氣置換:在預涂膜之前對管道進行清潔通球，強力去除較硬的沉積物和硬質碎片;(2)柴油打底:為增強緩蝕劑在管壁的吸附性能，利用注氮車注入氮氣對管道進行柴油打底;(3)緩蝕劑預涂膜:涂膜方式采取兩個清管球夾緩蝕劑的方法對管道進行預涂膜，利用液氮車注氮推動清管球，控制好清管球移動速度，達到涂膜均勻的目的。加注方式見圖4。

圖4 緩蝕劑預涂膜加注示意Fig.4 The diagram of corrosion inhibitors injection by the style of coating

3.3 批處理緩蝕劑加注工藝

批處理緩蝕劑加注通常在預涂膜緩蝕劑一段時間后進行，是對預涂膜緩蝕劑的補充和強化。一般采用加強持久型成膜緩蝕劑，由測試可知在管內壁形成一定厚度的保護膜，它可以有效降低批處理作業間隔期間的腐蝕。這一技術通常在氯化物濃度高、流速低的環境中有效，批處理緩蝕劑加注周期根據腐蝕監測情況而定，一般3～6個月。

3.4 連續加注緩蝕劑處理工藝

連續加注是指在生產過程中將緩蝕劑不間斷的注入集輸管網，使之起到持續濃度下的防護效果。緩蝕劑一般采用濃縮的、水溶性/油-水分散、蒸汽分散的產品，可用于生產系統、水處理和回注系統。對于氣體系統，如果水量較少，典型的加注速率為0.15～0.40 m3/104m3。普光目前正常加注速率為0.35 m3/104m3。緩蝕劑連續加注方式見圖5。

圖5 緩蝕劑連續加注和分散示意Fig.5 The diagram of successive injection and decentralization for corrosion inhibitors

4 結論

從目前普光氣田集輸系統來看，分離器液相出口處腐蝕速率最高，其次是加熱爐進口處，腐蝕速率最低的是分離器氣相出口處。通過試驗分析可知，影響材質腐蝕的主要因素是H2S，CO2、單質硫及腐蝕性酸液。由緩蝕劑評價試驗確定了最佳藥劑，加注方式采用預涂膜、批處理和連續加注相結合的方式。

［1］陳洪杰，汪沈陽，劉愛雙，等.高酸性氣田緩蝕劑加注方式的模擬試驗［J］. 腐蝕與防護，2010，31(4):321-323.

Analysis of Corrosion Conditons of Gas Gathering System in Puguang Gas Field and Preventive Measures

Chen Hongjie，Luo Yanyu，Liu Kui
(SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company，Puyang，Henan 457165)

The corrosion conditions of gas gathering system in Puguang Gas Field were analyzed statistically.The average corrosion rates of coupon test in No.3 line of Puguang Gas Field in May 2005 was 0.032 mm/a.the highest corrosion rate was 0.045 mm/a at the liquid outlet of separator which was followed by 0.040 mm/a at inlet of furnace .The lowest corrosion rate was 0.019 mm/m at the gas outlet of separator.The x － ray diffraction(XRD)analysis showed that the gas gathering line mainly suffered from H2S and CO2and sulfur corrosions.In addition，the minerality of accumulated liquid was also corrosive to the material to some extent.The corrosion inhibitor test confirmed that the combination of No.3 and No.1 corrosion inhibitors was most effective in corrosion control.The pre － filming of corrosion inhibitor，continuous addition and batch addition were described.The corrosion rate of gas－phase and liquid－phase in gas fathering system is controlled within 0.030 mm/s after corrosion inhibitor addition optimization.

Puguang gas field，corrosion，corrosion inhibitor，prevention

TG174.42

A

1007－015X(2012)03－0038－03

2012－02－ 14;修改稿收到日期:2012－04－11。

陳洪杰(1976－)，碩士，目前在中國石油化工股份有限公司中原油田分公司采油工程技術研究院主要從事油田污水處理、藥劑開發等工作。E-mail:chjhenan@yahoo.com.cn。

(編輯 寇岱清)