大巴山中縛“氣虎”

□ 本刊記者 姚 斌 仇國強 薛相才 鄒 超

□ 2008年7月30日，第一口投產井——普302-2井實施大型酸化壓裂。馬洪山 攝

“像開發普光這類腐蝕環境極端惡劣的高產氣田，如果對腐蝕與防護問題重視程度不夠，將會引發災難性的后果?！笔凸懿墓こ虒＜摇⒅袊こ淘涸菏坷铤Q林坦言。

“一流的腐蝕防護技術，就像是封閉高含硫天然氣這只‘毒老虎’的鐵籠子，只有籠子扎得牢、抗‘毒’能力強，才能讓‘毒老虎’溫順?！逼展夥止咎烊粴饧夹g管理部防腐工程技術科副科長歐天雄說,“否則，氣田開發就無從談起?！?/p>

攻堅不畏難。經過積極探索攻關，普光氣田的開發建設者自主創新形成了“特大型高含硫氣田腐蝕防護技術”，不僅首次實現了年產百億立方米高含硫濕氣直接輸送，更將平均腐蝕速率控制在每年0.059毫米以內，使氣井管柱及集輸管道設計壽命至少延長一倍以上，保障了普光氣田的長周期安穩運行。

沒有標準，就建立標準

“這是國內首次開發高含硫氣田，包括抗硫管材采購在內，沒有任何標準和經驗可供借鑒?！睆?006年開始，時任普光氣田物資采購代表的王貴波就開始東奔西跑，與國內外廠家進行技術交流和商務談判。

“看到我們所需產品的技術規格，有的廠家代表直撓頭，有的直言生產不了?！蓖踬F波回憶說，“當時國際上能生產抗硫管材的廠家特別少，能滿足普光氣田需求的幾乎沒有?！?/p>

“如果高含硫天然氣在高壓狀態下通過管線，普通材質的管道內壁就像刀削斧劈一般，幾小時之內就會受到嚴重腐蝕而開裂?！睔W天雄說。由于氣藏中硫化氫和二氧化碳平均含量分別高達15.16%、8.64%，同時還含有氯離子和游離硫，腐蝕環境極端惡劣的普光氣田，從開發之初就成為國內外抗硫裝備的“試金石”。

“無論是井下油管、井口采氣樹，還是集輸設備、通往凈化廠的管道，都必須采用抗硫材質。而普光氣田的腐蝕環境之惡劣，意味著抗硫等級要達到最高標準。”歐天雄說。

當時，抗硫管材的國際標準規定硫化氫和二氧化碳最高分壓為3.5兆帕，遠不能滿足普光氣田的選材要求。為解決該難題，普光氣田開發建設者聯合研究機構，首次研究開展了高含硫化氫、二氧化碳等多介質共存環境的腐蝕評價方法，將抗硫管材選擇國際標準規定的硫化氫和二氧化碳分壓拓展到10兆帕，形成了高含硫氣田的應用選材標準。

最終，通過室內實驗評價，綜合考慮安全和成本等因素，普光氣田主要采氣和輸氣管道分別選用了鎳基合金管道、鎳合金復合管道、耐硫化氫碳鋼管道、低溫鋼管道和不銹復合鋼管道等特殊抗硫管材。

新的難題接踵而來。“當時國內并沒有可參考選用的焊接工藝評定標準，國內外主流焊材生產商也不生產專用抗硫焊材，更沒有成熟的抗硫管道焊接工藝及施工經驗可供借鑒，稍一疏忽就可能出現嚴重問題?！逼展夥止竟こ坦芾聿恐魅喂鶑娊榻B。

沒有標準，就建立標準。在股份公司工程部的牽頭組織下，中國石化十建、中原油建等單位迅速打響了一場特種材質焊接攻堅戰。

通過鍥而不舍的工藝試驗，建設者們首次建立了抗硫焊材及焊接接頭耐蝕性評定方法，研發了三種抗硫管材的焊接工藝及消氫控制技術，其中首次應用的金屬粉芯氣體保護半自動下向焊技術，可提高打底焊接功效8～10倍，延長管道使用壽命3～5年。

“普光氣田集輸系統焊接高含硫天然氣管道69.96千米，焊縫21836道，一次焊接合格率95.5%，超過國優工程標準?！惫鶑姴粺o自豪地說。

為集輸系統涂上“防護膜”

自2012年11月30日起，普光分公司天然氣技術管理部技術人員對普107集氣站緩蝕劑加注濃度進行了第一階段降量試驗，將實驗濃度從72升/百萬立方米降至54升/百萬立方米。一個月后的監測結果表明，各點腐蝕監測數據沒有明顯增長，該站腐蝕平穩受控。

□ 精心焊接高含硫天然氣集輸管道。馬洪山 攝

盡管濕氣集輸成本較低，但混有凝析水的高含硫天然氣腐蝕環境也更惡劣，腐蝕控制極具挑戰?！斑x用抗硫材質的管材只是防腐第一步，緩蝕劑和陰極保護系統的應用則給集輸系統打上了‘麻醉劑’?！睔W天雄說。

為有效抑制腐蝕，開發建設者研究建立了高含硫環境下的緩蝕劑評價方法，優選了兩種適合普光氣田正常生產的預涂膜和連續加注緩蝕劑工藝。針對集氣站內和站外集輸管線的特征，集氣站內管線和設備采用連續加注緩蝕劑的方案，在二級截流后部采用高效霧化噴嘴注入管線；站外集輸管線采用預涂膜和連續加注緩蝕劑的聯合保護方案，對管道內壁進行周期性緩蝕劑涂膜批處理。

“通過加注緩蝕劑，投產3年多來，普光氣田集輸系統管道內壁的腐蝕得到了有效控制。”歐天雄說，“但出于安全考慮，緩蝕劑加注濃度一直采用強擊加注，目前緩蝕劑平均加注量遠遠高于設計加注量?！?/p>

從2011年開始，普光分公司天然氣技術管理部組織開展了緩蝕劑加注濃度優化研究，通過在實驗室模擬現場工況系統，評價不同濃度緩蝕劑的腐蝕控制效果，以確定緩蝕劑加注的最佳濃度范圍。

“目前，緩蝕劑加注濃度優化實驗還在繼續，預計實驗成功后，普光氣田每年將可節約腐蝕控制成本2000萬元以上?！睔W天雄說。

此外，由于普光氣田所處地區土壤呈弱酸性，為抑制土壤對管道的電化學腐蝕，普光分公司還為集氣站外埋地集輸管道建立了陰極保護系統。但由于系統投運之初，保護電位并未達到全覆蓋，并且所測電位都是通電電位，整體管線只能達到弱保護。

2012年9月至12月，歷經100多天，采氣廠技術人員沿著集輸管線逐一進行排查和整改，對沿線29個閥室進行了測量調試；對全長42公里的管道進行陰極保護系統測試和故障排除；對沿線33個陰極保護測試樁進行了防潮處理。經過此次整改，普光主體的陰極保護系統設備投運率達到100%，管道保護率達到100%。

給大動脈裝上“報警儀”

1月20日，普光氣田在線腐蝕檢測系統最新數據顯示，安裝在普101-2井加熱爐進出口位置的國產新型電阻探針已安全運行120天，而之前相同位置的洋品牌電阻探針平均運行時間僅為30天。

安裝在設備內部的電阻探針與高酸氣體時刻保持著“親密接觸”，憑借其良好的感應能力，探針能夠監測出設備內部的腐蝕狀況。但受自身“體質”以及工作強度影響，電阻探針會逐漸出現“疲勞”狀況，即受到不同程度腐蝕，敏感度會逐漸下降。因此，延長電阻探針使用壽命，就成為提高防腐效率的關鍵。

在國產新型探針問世之前，普光氣田所使用的電阻探針全部是洋品牌。長期置身高含硫、高流速、強沖擊性的惡劣環境下，它們水土不服的問題日漸顯現，桿體焊縫處斷裂、測試片密封材料老化脫落等問題頻繁，直接影響腐蝕監測效果。數據顯示，洋品牌電阻探針在普光氣田使用過程中平均壽命僅30天。

從2010年9月到2012年9月，普光氣田技術人員聯合中科院專家對洋品牌電阻探針進行了優化改造，新研制的國產電阻探針平均使用壽命已超過120天，且系統運行穩定，數據準確有效，遠優于國外電阻探針。

電阻探針只是普光氣田的腐蝕監測手段之一。普光氣田集輸系統點多、線長、面廣，加上沿途穿山越河，如何對集輸管道和設備的內部腐蝕情況進行精確檢測，并建立一套完整、適用、有效的腐蝕監測系統，成為普光氣田腐蝕控制的一大難點。

在綜合考慮各種因素的基礎上，普光分公司按照經濟合理、有效可靠的方針，采用腐蝕掛片、電阻探針、電指紋和線性極化探針等多種在線監測技術手段，輔以超聲波、X射線檢測和智能清管器等技術設備，建立了完善的腐蝕監測系統，為及時掌握集輸管道及設備的腐蝕情況，制定、調整、優化腐蝕控制方案和措施提供了依據，確保氣田“動脈”安全有效運行。

“得益于這套腐蝕監測系統，普光氣田創造了運營3年以來零事故的完美紀錄。”歐天雄說，“目前，普光氣田集輸系統的平均腐蝕速率控制在0.059毫米/年，優于0.076毫米/年的行業標準?！?/p>