腐蝕監(jiān)測技術(shù)在氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

沈 群

（中國石油西南油氣田公司重慶氣礦，重慶 400021）

0 引言

目前通過智能及絕緣層檢測，能有效地掌握及控制天然氣集輸管道內(nèi)外腐蝕情況，但針對站場內(nèi)的地面集輸系統(tǒng)，較之定點測厚及超聲波檢測等手段，在線腐蝕監(jiān)測能更實時、準確地反映管線的腐蝕狀況，達到預(yù)防或減少因腐蝕而發(fā)生生產(chǎn)事故的目的。

1 在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)

在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)包括線性極化電阻法（LPR）、電阻法（ER 探針）、滲氫監(jiān)測法、電感阻抗法、試件失重法（掛片法）等［1-2］。目前中國石油西南油氣田公司重慶氣礦在用的有兩種，即掛片法和電阻法（ER探針）。

掛片法是通過對與所用金屬管道材質(zhì)相同的試件稱重、記錄原始數(shù)據(jù)，然后將試件掛入所需監(jiān)測的介質(zhì)內(nèi)，經(jīng)過一定時間取出清洗腐蝕產(chǎn)物后再稱重，根據(jù)時間周期、試件表面積、材質(zhì)密度、失重量計算其腐蝕速度的一種方法。該方法具有投資小，測試結(jié)果準確性高，腐蝕產(chǎn)物、微生物數(shù)據(jù)可直接獲取的優(yōu)點，但獲得腐蝕數(shù)據(jù)較費時。

電阻法（ER 探針）是指在腐蝕性介質(zhì)中，作為測量元件的金屬絲被腐蝕后，其長度不變、直徑減小，電阻增大，通過測試電阻的變化來換算出金屬絲腐蝕減薄量的一種方法。當所用金屬絲的材質(zhì)與所測量的設(shè)備材質(zhì)相同時，就可用金屬絲的腐蝕率近似代表設(shè)備的腐蝕率。

2 腐蝕監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)的建立

為了能充分反映油氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕狀況，腐蝕監(jiān)測點的選擇應(yīng)遵循區(qū)域性、代表性、系統(tǒng)性原則［3］。經(jīng)過多年建設(shè)，重慶氣礦已形成了以臥龍河為中心，以萬臥線、沙臥線、講渡線、龍忠線、復(fù)忠線5條原料氣干氣輸送管線為主的一套較為完善的地面集、輸、脫水腐蝕系統(tǒng)。

根據(jù)腐蝕監(jiān)測技術(shù)原理，結(jié)合重慶氣礦的生產(chǎn)處理工藝特點，將氣礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)分為了脫水前濕氣系統(tǒng)、分離器排污系統(tǒng)、氣田水回注系統(tǒng)、脫水后干氣4大系統(tǒng)。并依據(jù)腐蝕監(jiān)測的建點原則，建立了覆蓋井口→分離器→采集氣管線→增壓脫水裝置→集輸干線整個系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

2.2 系統(tǒng)的監(jiān)測

為系統(tǒng)地了解各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的腐蝕狀況，除主要監(jiān)測介質(zhì)的腐蝕速度外，還需同步對介質(zhì)的溫度、壓力、流速進行監(jiān)測，對地層產(chǎn)出氣的H2S、CO2進行檢測，對地層產(chǎn)出水進行組分分析，包括pH值、離子組成、總礦化度、水型、S2-、Fe2+、Fe3+、鐵細菌、腐蝕產(chǎn)物的檢測。通過對介質(zhì)相關(guān)內(nèi)容的分析，為系統(tǒng)評價腐蝕因素、防腐蝕技術(shù)的選擇等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

由于油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)所輸送的介質(zhì)時常變化，因此只有進行連續(xù)性的監(jiān)測才能反映介質(zhì)在不同時期、不同狀況下的腐蝕狀況（如含水率的變化等），從而掌握腐蝕因素、特點及變化規(guī)律，為防腐蝕提供科學(xué)的決策依據(jù)。

監(jiān)測周期為前幾次監(jiān)測按每30 天進行1 次，通過前幾次的監(jiān)測介質(zhì)腐蝕性強弱結(jié)果確定以后的監(jiān)測周期（每2 個月或3 個月進行1 次監(jiān)測）；電阻探針在線監(jiān)測裝置則根據(jù)需要每3 個月進行一次數(shù)據(jù)采集，同時根據(jù)實際生產(chǎn)需要對特定區(qū)域進行不定期監(jiān)測。

2.3 腐蝕數(shù)據(jù)處理

腐蝕掛片取出后應(yīng)及時觀察、記錄腐蝕特征并拍照，保存好后在實驗室進行化驗處理。重慶氣礦腐蝕監(jiān)測點數(shù)量較多，對每次檢測的數(shù)據(jù)都要進行分析比較，為方便管理，特開發(fā)了腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫的使用，實現(xiàn)了油氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)集輸管線的腐蝕速率、腐蝕因素及相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲和管理，為油氣田防腐蝕工作的開展提供了幫助。

3 重慶氣礦腐蝕監(jiān)測的效果及評價

3.1 生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕狀況

重慶氣礦自2000 年開展腐蝕監(jiān)測工作，2008 年建立并完善了地面生產(chǎn)腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，截至目前，共建立了239個監(jiān)測點，其中腐蝕掛片133個，腐蝕探針106 個；共進行了11 次系統(tǒng)監(jiān)測，取得掛片及探針數(shù)據(jù)4 092 個，分期報告11 期，總結(jié)報告3 期。各系統(tǒng)不同時期的腐蝕狀況如下。

1）脫水前濕氣系統(tǒng)。脫水前濕氣系統(tǒng)各期監(jiān)測的腐蝕速度平均值見圖1。從圖中可看出，各期監(jiān)測腐蝕速度平均值均低于0.025 mm／a，屬于輕度腐蝕范疇。但有個別監(jiān)測點腐蝕速度值較高，如云安012-1 井天高線B 段出站管線腐蝕速度達0.629 5 mm／a（極重腐蝕），局部腐蝕速度甚至達3.724 5 mm／a。

2）脫水后干氣系統(tǒng)。脫水后干氣系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值見圖2。從圖中看出，各期監(jiān)測腐蝕速度平均值均低于0.025 mm／a，屬于輕度腐蝕范疇。但也存在個別監(jiān)測點腐蝕速度較高，如張家場站脫水后管線探針監(jiān)測腐蝕速度達0.376 4 mm／a（極重腐蝕）。

圖1 脫水前濕氣系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值圖

圖2 脫水后干氣系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值圖

3）分離器排污系統(tǒng)。分離器排污系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值見圖3。從圖中可看出，分離器排污系統(tǒng)介質(zhì)腐蝕速度較脫水前、后生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕情況略微嚴重。

圖3 分離器排污系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值圖

4）氣田水回注系統(tǒng)。氣田水回注系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值見圖4。從圖中可看出，氣田水回注系統(tǒng)介質(zhì)腐蝕速度平均值都在0.31 mm／a 以上，不符合SY／T5329-94碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法中對注水水質(zhì)腐蝕速度小于0.076 mm／a的規(guī)定，按照美國腐蝕工程師協(xié)會RP 0774-2005油氣田生產(chǎn)中腐蝕掛片的準備、安裝、分析以及試驗數(shù)據(jù)的解釋中對腐蝕程度的劃分，其腐蝕速度屬于極嚴重腐蝕。

圖4 氣田水回注系統(tǒng)各期監(jiān)測腐蝕速度平均值圖

3.2 應(yīng)用效果及評價

通過以上對重慶氣礦近幾年的在線腐蝕分析，可知脫水后的管線較脫水前的平均腐蝕速度要低，分離器排污系統(tǒng)腐蝕速度相對要高些，而氣田水回注系統(tǒng)因介質(zhì)腐蝕性較強，在4個系統(tǒng)中的腐蝕速度值最高，這也與實際的生產(chǎn)現(xiàn)狀相符。盡管生產(chǎn)系統(tǒng)整體腐蝕速度不高，但針對個別腐蝕速度較高或異常情況，也分析了其原因，如管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)整引起的介質(zhì)含硫量變化、氣井酸化解堵時發(fā)生的帶液情況等。

在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)盡管以點帶面，但能在短期內(nèi)及時有效地反映出管道腐蝕狀況，因此可以根據(jù)結(jié)果分析腐蝕變化原因，提出有針對性的防腐建議；在開展管線內(nèi)防腐的同時，可用監(jiān)測手段有效檢驗內(nèi)防腐的效果，為更好地篩選出具有針對性的管線內(nèi)防腐措施提供重要依據(jù)。

4 結(jié)束語

要完整了解管道的腐蝕因素，掌握腐蝕規(guī)律，預(yù)防事故發(fā)生，有效地指導(dǎo)和評價防腐措施，應(yīng)建立完整的地面生產(chǎn)腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，并進行不斷完善。同時由于各種在線腐蝕監(jiān)測方法及其結(jié)果存在一定的誤差，因此應(yīng)采取兩種或多種手段來監(jiān)測，以彌補各監(jiān)測方法的局限性，從而改進對不同生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測效果。

［1］鄭立彬.在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)在輸氣管道的應(yīng)用［J］.石油與裝備，2009，25（2）：67-68.

［2］殷朋.內(nèi)腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)在輸氣管道中的應(yīng)用［J］.腐蝕與防護，2003，24（5）：213-215.

［3］湯天遴，毛彥一.中原油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測技術(shù)［J］.石油化工腐蝕與腐蝕，2001，18（4）：45-48.