塔河油田集輸管線刺漏形勢分析與認識

杜明慧 谷海亮 王莎

摘要：塔河油田采出液具有“五高一低”的特征，隨著油田注水、注氣等各類工藝的開展，油田采出液性質變化較大，具有較強的結垢性和腐蝕性[1]，集輸管線腐蝕情況嚴峻。近年來通過管線治理等一系列手段，管線刺漏現象得到了有效遏制，但仍存在部分潛在風險。本文通過對近年來塔河油田集輸管線的刺漏原因及形勢分析，總結在目前治理手段下存在的刺漏風險及問題對策，為塔河油田日后地面防腐工作提出相關思路和方法。

關鍵詞：腐蝕刺漏;原因分析;地面防腐;指導原則

1 集輸管線刺漏形勢認識

近年來，塔河油田通過投用非金屬管線、內穿插治理等手段，地面防腐工作克服了生產系統老化、腐蝕工況復雜等困難，集輸系統腐蝕刺漏得到有效遏制。但從統計數據來看，腐蝕刺漏形勢仍未根本扭轉。以塔河某采油廠為例，其整體腐蝕刺漏數量下降率高達35.57%，但站間管線及非金屬管線刺漏頻發，上升率15.81%。整體腐蝕刺漏中由于腐蝕因素引起的刺漏占比52.63%，非腐蝕因素刺漏占比47.37%。刺漏總數很大一部分由非腐蝕因素引起，控制非腐蝕因素，降低該部分的管線刺漏，是今后控制集輸管線刺漏的首要任務。

2 刺漏原因分析

2.1 非腐蝕因素分析

2.1.1 玻璃鋼管材失效

塔河油田前期建造的注水干線多采用低壓玻璃鋼材質，以減緩油田水對管線造成的腐蝕。但隨著近年來管材失效現象嚴重，部分管線累計刺漏次數高達30余次（表1-1）。刺漏的主要類型為管材本體失效（裂縫），其次為接頭處法蘭滲漏、外力施工破壞等。

分析管線失效可能的原因為：

1）長期高溫運行，加速材質老化。聯合站外輸油田水溫度約65℃，玻璃鋼管線耐溫性較差，當長期在該溫度下運行其理化性能與材料強度明顯下降;

2）油田水礦化度高，加速材質老化。油田水礦化度在20萬左右，對玻璃鋼產生較強滲透和溶脹作用，降低玻璃鋼的強度[2]，加速管線老化，縮短使用壽命;

3）注水泵震動強烈產生共振損傷。玻璃鋼管線抗震抗壓性差，引起材質本體損壞;

4）下游需水量波動，對法蘭接頭等薄弱節點沖擊力較強，沖擊壓力易造成法蘭和接頭處刺漏.

2.1.2 鋼骨架連續復合管失效

塔河油田部分集輸管線采用鋼骨架連續復合管，其采用低碳鋼絲纏繞并焊接成管狀鋼網骨架作為增強體，鑲嵌在由管材級聚乙烯成型的管壁中間形成的復合增強結構，具有耐溫、耐壓、耐腐蝕的特性，被主要應用于注水干線上[3]。但隨著投用年限增加，管線刺漏均呈現明顯應力開裂特征，且刺漏點集中，管線平均投用年限5年。

分析管線失效可能的原因為：

1）鋼骨架復合管通常采用熱熔焊方式進行連接，熱熔套內的金屬加熱絲成為失效源頭。同時，鋼骨架復合管端頭焊接后裸露的增強鋼絲也成為腐蝕薄弱點[4]，發生連接失效引發刺漏;

2）鋼骨架復合管柔性高、剛度低，可能存在彎曲變形現象，長期經過介質沖刷造成局部壓力高，產生爆管現象;

3）管線輸送介質腐蝕性較大，且管線外部環境干燥，可能存在材質老化現象。

2.1.3 其它因素

塔河油田集輸管線多穿越棉田、水渠、胡楊林等環境敏感區域，由于隊伍施工挖斷、農民挖水渠挖斷、春耕機械碾壓造成的管線刺漏數量逐年上升，同時也存在內穿插管線因損傷外層鋼管，承壓降低導致內穿管爆管的現象。

2.2 腐蝕因素分析

2.2.1 站間管線刺漏分析

以塔河某采油廠為例，近一年發生站間管線刺漏約20次，刺漏集中區域其管線基本采用無溶劑環氧涂層作為內防材料，刺漏形態為裂縫及孔洞。

分析管線刺漏的原因為：

1）刺漏管段內可能存在涂層起泡、脫落現象（重要原因）

外輸介質中CO2及H2S含量較高，介質含水，在一定的溫度和壓力下，水和CO2會滲透過涂層，進入到管線基體表面[5]。CO2溶于水形成碳酸，降低pH值， 使管線發生腐蝕，反應中放出氫氣，使涂層起泡、脫落;

2）管線外輸介質含水波動較大，含水波動造成沉積與積液，存在沖刷腐蝕;

3）管線首次刺漏后涂層受損，附著力逐漸降低，使該處涂層和基體分離，防腐效果變差。

2.2.2 單井管線刺漏分析

單井管線輸送介質受單井特殊工況影響，介質性質發生變化，主要表現為溶解氧含量、介質含水等的變化[5]。以塔河某采油廠為例，存在特殊工況的單井管線刺漏占比高達81.82%。

分析主要原因在于注水、注氣等特殊工況可能帶入部分溶解氧造成氧腐蝕，同時此類井生產后期經常高含水，pH偏低，介質腐蝕性較大。

其次，部分單井管線刺漏部位均位于管線下方，刺漏處綠豆大小，典型點腐蝕特征。分析管線內殘存積液（油水混合物），緩慢腐蝕管線導致刺漏。

2.2.3 管線投用年限影響

對管線投用年限進行統計，發現管線投用年限在4～8年之間的管線易發生刺漏，站間管線表現尤為明顯。

分析主要原因在于管線輸送介質腐蝕性強（產出油田水平均礦化度20萬，平均pH值6.2，溶解氧含量在0.1mg/L左右波動），易形成酸性/含氧腐蝕環境，使金屬管線腐蝕變薄，穿孔刺漏。

3 結論及認識

通過對集輸管線刺漏形勢分析及原因探索，取得了以下結論及認識：

1、刺漏形勢方面：集輸管線的刺漏形勢已由腐蝕因素刺漏逐步向非腐蝕因素刺漏轉變;

2、腐蝕因素方面：①非腐蝕因素中主要考慮非金屬管材失效嚴重現象，應該加大對非金屬管材試用性的研究，制定詳細的分類原則;②腐蝕因素控制最重要的部分在于控制源頭介質，降低其含氧量，該因素可人為干預，實現可控;

3、其它方面：現場管理導致的刺漏存在一定占比，該因素可通過嚴肅管理等一系列手段消除。

參考文獻：

[1] 趙震，黃雪峰，劉強.塔河油田地面集輸處理系統腐蝕穿孔原因[J].腐蝕與防護. 2013，34（5）：442-445.

[2] 韓陽，張江江，羊東明.塔河油田非金屬管材應用與認識[J].中國高新技術企業.2013（14）：43-44.