普光氣田集輸管線防腐技術(shù)研究

楊永欣 趙延平 張博

摘要：中國石化普光氣田位于四川省達(dá)州市宣漢縣境內(nèi)，氣田范圍屬中低山區(qū)，山巒連綿不斷，地勢險(xiǎn)峻、溝壑縱橫，地面海拔300-900m左右，相對高差20-200m，地形及地質(zhì)條件極其復(fù)雜，為其建設(shè)過程及日后的維護(hù)保養(yǎng)均帶來了極大困難。

關(guān)鍵詞：普光氣田;集輸管線;防腐技術(shù)

引言：自2005年1月普光氣田被劃歸為中原油田建設(shè)已有十余年的時(shí)間，由于普光氣田地處極其復(fù)雜和特殊的地質(zhì)條件，其集輸系統(tǒng)管線尤其埋地管線的外壁由于受到土壤的侵蝕不可避免地出現(xiàn)了外壁腐蝕現(xiàn)象。普光氣田屬于高含硫化氫型氣藏（硫化氫含量為2%～70%），具有氣藏埋深、氣藏壓力高、H2S和CO2含量高的特點(diǎn)，其中普光主體H2S含量15.2%、 CO2含量8.6%，大灣區(qū)塊H2S含量12.7%、 CO2含量10.2% 。自普氣田建設(shè)以來，普光氣田已受到了嚴(yán)重的內(nèi)壁腐蝕，尤其是H2S/CO2腐蝕。

由于普光氣田地處復(fù)雜地質(zhì)條件及H2S的劇毒性和H2S/CO2的高度腐蝕性，使得該氣田正面臨著十分突出的安全和內(nèi)外壁腐蝕防控難題。

1、集輸管線外壁腐蝕

普光氣田集輸系統(tǒng)大多數(shù)為埋地管線，埋地金屬在周圍的環(huán)境中受到土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕而產(chǎn)生破壞或變質(zhì)，其腐蝕原因分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。若不采取相應(yīng)的防腐措施，最終可能導(dǎo)致管壁穿孔、泄漏或破裂事故的發(fā)生。

針對普光氣田自身的特點(diǎn)并考慮到選材方便，外壁防腐技術(shù)采用“防腐涂層+陰極保護(hù)”技術(shù)。

在外防腐涂層方面， DN400以下（包括DN400）酸性集輸管道采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫聚乙烯防腐保溫層，底層防腐涂層涂料采用無溶劑液體環(huán)氧涂料，補(bǔ)扣采用粘彈體膠帶、輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶。DN500的集輸管道和燃料氣管道采用加強(qiáng)級三層PE防腐結(jié)構(gòu)。管道補(bǔ)扣采用腐蝕交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶。

在陰極保護(hù)方面，普光氣田采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，共設(shè)11座陰極保護(hù)站，5個(gè)陰保電位測試樁，管線進(jìn)出站設(shè)置絕緣法蘭，保護(hù)電位控制在-0.85— -1.1.5V之間。

2 、集輸管線內(nèi)壁腐蝕

普光氣田為高含硫化氫氣田，其中含有的H2S對鋼材有極強(qiáng)的腐蝕性，其中含有的CO2溶于水后對鋼鐵也有極強(qiáng)的腐蝕性，當(dāng)水在管道表面上凝結(jié)后會使管材遭受嚴(yán)重腐蝕。含H2S/CO2氣田的腐蝕，通常可分為兩大類：一類是電化學(xué)腐蝕，包括全面腐蝕和點(diǎn)蝕等局部腐蝕;另一類為H2S環(huán)境開裂，主要包括硫化物應(yīng)力腐蝕開裂（SSC）、氫致破裂、應(yīng)力導(dǎo)向氫又發(fā)裂紋等。

普光氣田內(nèi)腐蝕技術(shù)主要采用“抗硫管材+緩蝕劑”的方法，并同時(shí)采用數(shù)據(jù)分析法對腐蝕數(shù)據(jù)及時(shí)監(jiān)控。

2.1 抗硫管材的選擇

正確選擇抗硫化物應(yīng)力開裂材料個(gè)和工藝是防止SSC最有效的方法。根據(jù)普光氣田工況和試驗(yàn)研究，井口至一級節(jié)流前的高壓管道采用鎳基825合金，焊接材料采用鎳基625合金。站內(nèi)系統(tǒng)管道及設(shè)備采用抗硫碳鋼，集輸管道和站內(nèi)常溫管道采用ISO 3183-1999的L360MCS（DN500）直縫埋弧焊鋼管和L360QCS（DN400及以下）無縫鋼管，鍛件統(tǒng)一采用抗硫效果較好的ASTM A350-LF2，設(shè)備采用SA516-60N/70N，所有材料均滿足NACEMRO175/ISO 15156的要求，并應(yīng)通過HIC，SSC抗硫評定試驗(yàn)。

2.2 緩蝕劑加注量優(yōu)化

根據(jù)國內(nèi)外的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，酸性氣田緩蝕劑的應(yīng)用更加注重和投加工藝的結(jié)合，集輸系統(tǒng)的緩蝕劑從開發(fā)和應(yīng)用上明確分為預(yù)膜型、批處理型以及連續(xù)注入型;根據(jù)溶解分散性可以分為水溶型和油溶型，適用于不同的生產(chǎn)條件，溶劑的差別也較大，有溶于柴油、煤油等，溶于甲醇等，還要考慮水合物抑制劑（其主要成分為甲醇）及防硫劑等的影響。在保證相同的緩蝕率條件下，集輸系統(tǒng)緩蝕劑的用量還需要通過組份和工藝的優(yōu)化進(jìn)一步降低。

2.2.1緩蝕劑預(yù)膜工藝

目前國內(nèi)外常用的預(yù)膜加量公式有以下幾種：

（1）V=2.4DL

式中：V：預(yù)膜量（L）;

D：管徑（cm）;

L：管長（km）。

該公式已被國外管道防腐所使用，在國內(nèi)的應(yīng)用也較為普遍。

（2）V=20×10-3×S×T

式中：

V：緩蝕劑用量，kg;

S：集輸管線內(nèi)表面表面積，m2;

T：預(yù)膜時(shí)間，一般為2～3天。

該公式是法國Lacq氣田針對高含硫氣田集輸管線而推導(dǎo)的緩蝕劑預(yù)膜公式。

（3）按照緩蝕劑預(yù)膜厚度為3mils（1mil=0.0254mm）來確定

這是加拿大酸性氣田和納爾科公司等的經(jīng)驗(yàn)作法。

2.2.2緩蝕劑連續(xù)加注量

緩蝕劑正常連續(xù)加注的加量應(yīng)根據(jù)緩蝕劑的特性、生產(chǎn)情況、加注設(shè)備情況、防腐的要求等，以室內(nèi)評價(jià)確定的緩蝕劑保護(hù)濃度為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場試驗(yàn)而定，并隨時(shí)根據(jù)腐蝕監(jiān)測的結(jié)果而調(diào)整。

根據(jù)國外高酸性氣田緩蝕劑應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每萬方氣量緩蝕劑加注量在0.17～0.66L之間，結(jié)合羅家寨氣田不產(chǎn)凝析油的現(xiàn)狀，推薦現(xiàn)場緩蝕劑的加量為0.5L/104m3天然氣。在緩蝕劑的應(yīng)用過程中隨時(shí)通過腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)來調(diào)整緩蝕劑的加量。

對于采氣管線來說，緩蝕劑通過位于井口的加注裝置將緩蝕劑加注到管線內(nèi)，可以保護(hù)從井口到分離器間的采氣管線;對于集氣干線來說，緩蝕劑通過位于集氣干線開始處的加注裝置將緩蝕劑加注到管線內(nèi)，如果集氣干線采用干氣輸送，則只進(jìn)行預(yù)膜處理，其它時(shí)間不加注連續(xù)緩蝕劑。

2.3 腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析法

2.3.1電阻探針

電阻探針（ER）是通過測量電阻探頭的金屬損耗量來測量附屬，探頭為管狀。探頭腐蝕后面積減小，電阻增大。電阻探針通過數(shù)據(jù)采集器并利用數(shù)據(jù)處理軟件傳至站控室并通過網(wǎng)絡(luò)傳至中控室，可以連續(xù)測量腐蝕速率的變化，工具安裝187電阻探針。

2.3.2線性極性化探針

線性激化探針（LPR）主要是采用三電極測量電解質(zhì)溶液中的極化電阻，將一個(gè)小的極化電壓加到溶液中的一個(gè)電極上，由于微小的電壓極化而產(chǎn)生的電流直接與電極表面的腐蝕速率有關(guān)，從而得到瞬時(shí)腐蝕速率，共計(jì)安裝24套線性激化腐蝕監(jiān)測點(diǎn)。

2.3.3腐蝕掛片

腐蝕管片法也稱為稱重法，是將標(biāo)準(zhǔn)試片插入介質(zhì)中，一段時(shí)間取出，通過測量試片重量的變化，以金屬掛片損耗量除以時(shí)間來確定整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)的平均腐蝕速度，同時(shí)觀察試片上點(diǎn)蝕情況，分析判斷腐蝕成因和機(jī)理，確定腐蝕類型。

結(jié)語：

（1） 普光氣田自建設(shè)以來，集輸管線已受到嚴(yán)重的內(nèi)外壁腐蝕，應(yīng)加強(qiáng)相應(yīng)的防腐措施。

（2）針對外壁防腐，采用“防腐涂層+陰極保護(hù)”結(jié)合技術(shù)。

（3）針對內(nèi)壁腐蝕，采用“抗硫管材+緩蝕劑”的方法并不斷優(yōu)化，并同時(shí)采用數(shù)據(jù)分析法對腐蝕數(shù)據(jù)及時(shí)監(jiān)控，使腐蝕得到更好的防護(hù)。

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