油田采氣管線及集氣站內設備腐蝕機理研究及安全評價

張芳 何文鳳 張濤 吳耀軍 羅浩

（1.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西 榆林 718500）

（2.隴東天然氣項目部試采作業區，陜西 榆林 718500）

對油田天然氣進行開采時，需要將天然氣從氣井里面開采出來，然后利用采氣管線將傳至集氣站，因為部分氣井出現攜液現象、天然氣里面含有的機械雜質、硫化氫以及二氧化碳等酸性氣體不斷沖刷以及磨損著管線以及設備內壁，就會使得采氣管線以及設備出現一定的腐蝕現象，對采氣管線以及設備的實際使用壽命造成的嚴重的影響，同時給其安全運行帶來了很大的威脅，最終使得企業經濟效益降低。

1 對采氣管線和分離器具體腐蝕機理進行分析

1.1 采氣管線腐蝕機理

因為采出天然氣里面含有一定量的機械雜質、礦化度水和部分酸性氣體，而這些雜質成分都可以導致管線內出現腐蝕現象。而對于管線腐蝕產物，其外觀顏色主要呈紅褐色以及黑色。利用XRD檢測法來研究各個陳舊取樣管線里面的表面腐蝕產物[1]。

研究結果表明，陳舊管線腐蝕產物的組成成分主要是：Fe2O3、FeSO4、Fe(OH)2、Fe2S以及Fe3O4和Fe3(SO4)4·22H20、CaCO3、MgCO3等。所以腐蝕產物主要包含有鐵的氧化物以及硫化物，同時含有少量碳酸鹽。因為天然氣組成成分里面沒有氧氣，所以腐蝕產物里面鐵的氧化物主要是通過二次大氣腐蝕以及表面腐蝕產物經過轉化之后產生的。對于以硫化氫為主導的體系（也就是二氧化碳和硫化氫氣體壓強之比不超過200），陳舊管線里面的腐蝕主要是硫化氫腐蝕物。性質比較穩定的FeS是在FeC03生成之前形成的[2]。當溫度為60℃到240℃的時候，FeS可以給金屬提供保護。然而當溫度比60℃低的時候，FeS膜就會變得非常不穩定，同時存在很多小孔，同時因為硫化氫的存在會對比較穩定的FcCO3物質的形成產生阻礙作用，所以就使得腐蝕速度更加快。從上述可知，當硫化氫處于二氧化碳環境中時，其產生的腐蝕作用非常復雜，這主要是因為FeS以及FeCO3膜在不同溫度條件下的穩定性比較高。如果井口壓力為12Mpa，并且二氧化碳的壓強超過0.75Mpa，同時采氣管線所處腐蝕環境里面含有二氧化碳，那么陳舊采氣管線發生的腐蝕現象主要是由硫化氫以及二氧化碳和游離水共存條件下發生的電化學腐蝕。

1.2 分離器具體腐蝕機理

為了有效研究分離器積液包具體腐蝕機理，本文對陳舊分離器中的垢樣進行了相應的檢測，具體檢測結果表明，將固體腐蝕樣置于550℃環境中進行灼燒之后，垢樣總量一共減少大約25%(也就是重量百分數)，這說明垢樣里面含有一定量的有機物，同時分離器積液包里面可能存在微生物對其產生腐蝕作用。當將其置于950℃環境中進行灼燒之后，腐蝕產物的總量也減少了，這表明碳酸類物質屬于分離器積液包中的腐蝕產物，也就是二氧化碳是其發生腐蝕的因素。經過分析之后認為，水份里面的高氯根屬于一種強去極化劑，大多數以溶解態鐵和相應的氯化亞鐵形式在水李里面溶解并且排出[3]。

之后進行了垢樣XRD檢測，具體檢測結果表明，研究對象分離器積液包出現了由硫化氫引起的一種氫去極化腐蝕，里面含有一定量的FeCO3，這種物質主要是在二氧化碳環境中發生的氫去極化腐蝕形成的腐蝕產物，這一結果和垢樣灼燒檢測具體結果完全相符合。對分離器水質檢測最后的結果和相應的垢樣灼燒以及XRD檢測結果進行綜合分析之后可知，分離器積液包發生的電化學腐蝕反應主要由硫化氫、二氧化碳和游離氯離子一起作用引起的。

2 安全評價

在信息技術高速發展的今天，比較常用的一種安全性評價方法就是采用了信息融合技術的評價方法，其主要是按照信息理論里面和信息量有關的可加性特性，對不同時空條件下的各種信源信息進行綜合利用，采取融合以及綜合有效結合的方法，首先折合系統里面各組成單元所具有的可靠性，再自下而上多級進行綜合，從而得到和系統可靠性相關的詳細準確判斷信息，以此來估計以及預測整個系統所具有的安全性。

影響油田采氣管線具體安全性評價的因素有很多，特別是使用年限比較長的采氣管線，主要影響因素包含有：管線腐蝕信息(主要是管道內表面和管線外表面具體腐蝕信息)、管線焊縫質量具體信息以及管道理化性質(主要有管道金相組織以及致氫裂紋)和采氣管線力學性能(主要是靜拉伸性能以及硬度)。對上述各項信息采用相應的傳感器來獲得管線具體信息數據，所使用的傳感器數量越多，那么就越能夠最大程度地減弱外界環境對數據造成的干擾，避免誤差產生，提升觀測數據的真實性以及可靠性。

具體步驟為：①按照傳感器輸出信息來對安全狀態隸屬度進行判斷。②利用公式得到各隸屬度相對應的具體基本概率分配函數，也就是mass函數[4]。③通過D-S證據組合具有的獨立證據能力來對不同傳感器的信息進行合成。采用證據理論具體合成法則公式，合并不同證據體獲得的基本可信度分配，使之成為總體基本可信度具體分配，也就是新證據體，然后按照置信度獲得具體評價結果。

3 結語

對使用年限比較長的油田采氣管線和集氣站里面的設備腐蝕具體機理與采氣管線安全評價進行研究是非常有必要的，可以給采氣廠所采用的安全防護措施和安全生產與制定合理的管理制度提供一定的有效依據，從而促進采氣廠實現安全生產以及穩定地運行的目的。

[1]黃輝,馬紅蓮,何仁洋等.硫化氫對天然氣管線內腐蝕的影響分析[J].管道技術與設備,2014,(3)：34-36,51.