注汽管道壁厚監測體系的構建

注汽管道壁厚監測體系的構建

何震華

河南油田油建公司

為準確評價諸因素對注汽管道腐蝕的影響程度，河南油田某稠油熱采開發區塊注汽管道壁厚監測點的設置應遵循以下分類原則：按運行方式（注采合一、注采分開）不同分類；按注汽管線的使用年限分類；按注汽管線注汽速度分類；按蒸汽的性質（分為濕飽和蒸汽與過熱蒸汽）不同進行分類；根據注汽管道的保溫層防水情況進行分類。測量注汽管道壁厚的減薄速度需要計算一定時間間隔內壁厚的減薄量，并至少進行兩次測量。考慮到測量儀器的誤差，測量的時間間隔越長，壁厚的腐蝕量越大，測量誤差對壁厚減薄速度計算的影響就越小。因此，需對注汽管道的壁厚進行長期（預計為三年）監測。

稠油熱采區塊；注汽管道；壁厚；監測點；方案；方法

1 壁厚監測點設置的原則

為準確評價諸因素對注汽管道腐蝕的影響程度，河南油田稠油熱采開發區塊注汽管道壁厚監測點的設置應遵循以下分類原則：

（1）按運行方式（注采合一、注采分開）不同分類。注汽系統的運行方式有注采合一和注采分開兩種情況。注采合一的注汽干線主要分布在稠油老區，管線為間歇運行，當注汽管道停止運行時，管道溫度降到常溫，在雨、雪等潮濕環境中，管道內、外表面易發生腐蝕；注采分開的注汽管線主要分布在稠油開采的新區，管線為連續運行，由于注汽管道的溫度較高，管道干燥，管壁外表面不易發生腐蝕。不同的運行方式進行的壁厚監測證實了這種判斷。

（2）按注汽管線的使用年限分類。井樓油田注汽管線的投產時間為1987～2008年，使用年限較長的注汽管道由于管道的性質可能發生變化，管道的減薄速度可能和注汽時間較短的管線不同。為了證實這種判斷，按注汽管線的使用時間不同對管道壁厚進行監測。

（3）按注汽管線注汽速度分類。注汽速度不同，對注汽管道的沖蝕情況不同。由于目前的技術無法準確地測量注汽管線的注汽量，只能根據注汽鍋爐出口壓力及熱采井注汽壓力差來推算注汽管道內蒸汽的速度。根據不同的注汽速度，將注汽管道分類進行壁厚監測。

（4）按蒸汽的性質（分為濕飽和蒸汽與過熱蒸汽）不同進行分類。過熱蒸汽和濕飽和蒸汽不僅溫度不同（飽和濕蒸汽溫度為310℃，過熱蒸汽溫度為380±20℃），蒸汽的流速（飽和濕蒸汽流速為17 m/s，過熱蒸汽流速為<60 m/s）、密度、含氧量也有差別，其對注汽管道的減薄作用也會有不同。

（5）根據注汽管道的保溫層防水情況進行分類。注汽管線的防水保護層采用了一層油氈紙和兩層玻璃布，隨著時間的推移，防水保護層會發生老化，下雨時會有雨水進入保溫層，造成注汽管道的腐蝕。由于管道外表面的防銹漆會在注汽管道高溫作用下脫落或消失，防水層的完好程度對注汽管道減薄會有不同的影響。

2 監測方案

根據注汽管道監測點建立原則和對注汽管道調查結果，在井樓油田建立了壁厚監測點。測量注汽管道壁厚的減薄速度需要計算一定時間間隔內壁厚的減薄量，并至少進行兩次測量。考慮到測量儀器的誤差，測量的時間間隔越長，壁厚的腐蝕量越大，測量誤差對壁厚減薄速度計算的影響就越小。因此，需對注汽管道的壁厚進行長期（預計為三年）監測。

為了考察注汽速度對彎頭的沖蝕作用，對注汽管道進行測試時，需要對注汽管道的直管段和彎頭分別進行測量，對比直管段和彎頭在相同的條件下腐蝕速度，從而分析注汽管道蒸汽速度對彎頭的沖蝕作用大小。每條管道的直管段至少測量2個彎頭，每個彎頭布置3個測點。壁厚測量儀采用耐高溫探頭，可在管道不停汽時進行管道壁厚的測量，不會影響生產注汽，能減少現場協調工作量，保證測量的進度。每個測量點均在現場做出標記，以便下次進行對比測量。

3 監測方法

（1）測量新建注汽管道的直管壁厚。注汽管道的實際壁厚和名義壁厚有一定的差別，根據《高壓鍋爐用無縫鋼管（GB5310）》規定，鋼管的實際壁厚不超過名義壁厚的±10%。為此對注汽管線的實際壁厚進行了測量，用以檢驗鋼管的壁厚偏差是否滿足規范要求。從測量結果可以看出，注汽管道的壁厚均滿足規范要求，但大部分注汽管道的壁厚為負偏差。因此，為了更準確的對在用注汽管道的腐蝕進行測量，需根據注汽管道的實際壁厚進行計算或對注汽管道的腐蝕情況進行跟蹤測量；不能根據注汽管道名義壁厚推算管道的腐蝕速度。

（2）測量新建注汽管道的彎管壁厚。注汽管道彎頭采用直管煨制而成，管道在煨制彎頭過程中會造成彎頭的外壁減薄、內壁增厚。為了保證彎頭的壁厚達到設計壁厚，降低蒸汽沖蝕對注汽管道彎頭使用年限的影響，煨制彎頭的管道壁厚比直管壁厚大1 mm。

（3）測量注汽管道的壁厚。由于沒有注汽管道實際壁厚的原始數據，對注汽管道壁厚一次測量無法推斷出注汽管道的腐蝕速度，應用建立的注汽管道壁厚測量系統對注汽管道壁厚進行了兩次測量（分別于2010年10月和2011年1月24日），根據測量結果推算出注汽管道的腐蝕速度。測量分兩次進行（為了減少測量儀器誤差對測量結果的影響，項目結束后，將繼續對注汽管道的壁厚進行跟蹤測量，爭取得到較準確的注汽管道腐蝕速度），分別對不同建設時間、不同注汽速度等注汽管道的壁厚進行了測量。

4 結論及建議

（1）測量結果表明，河南油田某稠油熱采區塊注汽管道的彎管壁厚均滿足規范要求，但注汽管道彎管的壁厚均為負偏差。因此，為了更準確的對在用的注汽管道彎管壁厚的腐蝕進行測量，建議根據注汽管道彎管的實際壁厚進行計算或對注汽管道彎管處的腐蝕情況進行跟蹤測量。

（2）蒸汽的性質不同，對注汽管道腐蝕的影響程度不同，以過熱蒸汽為介質的管道比以濕飽和蒸汽為介質的管道壁厚腐蝕慢。主要原因是由于測量時間段內雨水較少，注汽管道為連續運行，管道兩次測量時間段內、外腐蝕量可以忽略不計（表面基本沒有發生銹蝕），可以判斷管道的腐蝕基本是內腐蝕。由于過熱蒸汽的含氧量、密度均較低，管道的內腐蝕和沖蝕作用均較小，管道腐蝕速度小。

（3）注汽管道內的蒸汽流速對注汽管道的沖蝕作用并不明顯。由于這幾條管線內的蒸汽流速相差不大，并且均小于注汽管線的沖蝕速度，注汽管道內的蒸汽流速對注汽管道的沖蝕作用并不明顯。但一旦蒸汽流速大于注汽管道的沖蝕速度，注汽管道的沖蝕作用會明顯增強。

（4）老管線比新建管線的管壁減薄速度更快。可能是使用時間較長的注汽管道的機械性能發生了變化，造成管道壁厚減薄速度加快，該部分數據有待進一步測量、觀察。

（5）注采合一的注汽管道與注采分開的注汽管道的壁厚減薄速度基本相同。該測量值可能與這兩條管線在測量時間段內均沒有使用有關，這兩條管線的壁厚減薄量差別不大。

（6）單井注汽管線的減薄速度大于注汽干管。雖然測量時間段內雨水較少，但由于單井注汽管線沒有使用，且管線距離地面較近，保溫層緊貼地面，管道的腐蝕速度仍大于注汽干管。

（7）兩次測量時管道壁厚差值從0～0.04 mm不等，兩次測量的時間間隔為4個月左右，即腐蝕速度為0～0.12 mm/a，注汽管道的年腐蝕量大部分在0.03～0.06 mm之間。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.021