頁巖氣田集輸管線的腐蝕原因研究

鄭純桃 高源

摘要：本文將詳細(xì)介紹頁巖氣田集輸管線腐蝕試驗的方法，通過專業(yè)的研究與調(diào)查，找出該腐蝕試驗的過程，如探索管線腐蝕現(xiàn)象、設(shè)置腐蝕模擬試驗過程與腐蝕現(xiàn)象的原因分析等，在掌握集輸管線的腐蝕原因后設(shè)計出更為合適的方案來降低該類管線的內(nèi)部腐蝕度。

關(guān)鍵詞：頁巖氣田;集輸管線;腐蝕原因

引言：在頁巖氣田開發(fā)的過程中，其內(nèi)部的集輸管線會出現(xiàn)一定的腐蝕狀態(tài)，其嚴(yán)重影響著頁巖氣田的開發(fā)效果，也降低了集輸管道的運行速率，相關(guān)人員應(yīng)找出一種合適的方式來探究其改善腐蝕現(xiàn)象的方案，為氣田的高效開發(fā)奠定堅實基礎(chǔ)。

1頁巖氣田集輸管線腐蝕試驗的方法

1.1試驗材料

一般來講，在頁巖氣田中其帶有少許二氧化碳，會給其內(nèi)部的礦化度帶去少許影響，在進行水力壓裂施工期間，會因其表面活性劑的增多來提升壓裂液的流通度，此類表面活性劑會有效抑制水力壓裂中的腐蝕作用。部分頁巖氣田下的集輸管線中會產(chǎn)生較嚴(yán)重的穿孔腐蝕現(xiàn)象，針對頁巖氣田的開發(fā)來說，多數(shù)專業(yè)人員正探究該類氣田集輸管線生成腐蝕現(xiàn)象的原因，繼而找出合適的方式來管控其生成的風(fēng)險。

為更好地掌握頁巖氣田集輸管線中的腐蝕原因，研究人員可進行與管線腐蝕相關(guān)的試驗，利用試驗過程與結(jié)果來找出腐蝕原因，通過對腐蝕風(fēng)險的預(yù)測來為其制定出對應(yīng)的防治方案。

在進行頁巖氣田集輸管線試驗前，試驗人員可挑選出頁巖氣田內(nèi)部的失效管材，其內(nèi)部化學(xué)成分有Fe、Mo、Cr、Ni、Cu、S、P、Mn、Si與C等，該試驗用到的溶液為頁巖氣田內(nèi)部的采出水，其總體的礦化度在24000mg/L，受頁巖氣田內(nèi)部的壓裂影響，其地層中的采出水中還含有不同類型的表面活性劑。

1.2試驗方法

在進行正式的頁巖氣田集輸管線腐蝕試驗前，相關(guān)人員還需摸索出試驗條件，即在開展試驗的過程中要保證地層內(nèi)部的天然氣中的二氧化碳含量在0.3%左右，其溫度需在30℃，且壓力值為0.03MPa，由于該類試驗的周期在7日上下，為保證試驗效果，相關(guān)人員需在地層內(nèi)部的采出水中增加殺菌劑，其整體的添加量大約在300mg/L。

在開展集輸管線的腐蝕試驗期間，相關(guān)人員可選用絕跡稀釋法，該方式可多用在細(xì)菌計數(shù)中。首先，相關(guān)人員可借用無菌注射器來講試驗瓶內(nèi)的細(xì)菌樣品進行測定與稀釋，將其放置在37℃的恒溫箱內(nèi)保持7日。其次，依照該試驗進行中的稀釋倍數(shù)與陽性指標(biāo)來測算出水樣內(nèi)部的細(xì)菌總數(shù)，再通過腐蝕產(chǎn)物內(nèi)的微生物數(shù)量來完成腐蝕產(chǎn)物的檢測。最后，在有效獲取失效管壁下的腐蝕數(shù)量后，相關(guān)人員可進行腐生菌與還原菌測試瓶的檢測，從而切實得到集輸管線遭受腐蝕的數(shù)據(jù)[1]。

在觀察管段失效后的腐蝕現(xiàn)象時，相關(guān)人員可借用掃描電鏡來觀察遭受腐蝕的微觀形貌，并用對應(yīng)類型的能譜儀來全面探究腐蝕產(chǎn)物內(nèi)的各項元素成分，并找出該類產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)，提出該類管線出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的原因。

2頁巖氣田集輸管線腐蝕原因的具體分析

2.1管線腐蝕現(xiàn)象

在完成頁巖氣田集輸管線的腐蝕試驗后，相關(guān)人員需采用宏觀與微觀相結(jié)合的方式來觀察當(dāng)前的失效管道，在該類失效管道內(nèi)可看出其存有圓形點蝕坑，點蝕坑內(nèi)的整體形態(tài)為空洞狀，其表面會出現(xiàn)一層腐蝕性的產(chǎn)物，該類蝕坑屬微生物腐蝕的典型。

相關(guān)人員還可借助能譜儀來全面分析失效管道中其蝕坑中腐蝕產(chǎn)物的分布與元素含量，其結(jié)果證明該類產(chǎn)物中的O元素較多，也帶有不同程度的CI與S元素，由于腐蝕產(chǎn)物下的外層表面帶有較高含量的S元素，其點蝕坑的底部會聚集較多CI元素。在正常的地層水內(nèi)雖然其帶有不同數(shù)量的SO42-，但此類元素不會進入到當(dāng)前的腐蝕產(chǎn)物中，因而集輸管線出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的主要原因為還原菌微生物的侵入。

此外，在觀察失效管道的過程中，試驗人員還可看出該類腐蝕產(chǎn)物的內(nèi)部成分主要有Fe3O4與Fe2O3，在該類產(chǎn)物中還含有FeCO3，出現(xiàn)鐵氧化物的原因在于失效管道在空氣中暴露的時間較長，天然氣內(nèi)部的CO2也會對管材形成不同程度的腐蝕。因此，在完成細(xì)菌檢測后，試驗人員可發(fā)現(xiàn)失效管線內(nèi)的腐蝕產(chǎn)物、采出水都帶有一定的還原菌與腐生菌，可了解出現(xiàn)該腐蝕現(xiàn)象的原因為兩種菌類共同作用而成。

2.2管線腐蝕的模擬試驗

試驗人員為探究集輸管線產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象原因的真實性，其對管線腐蝕進行了對應(yīng)的模擬試驗。若地層采出水中沒有添加殺菌劑，其腐蝕速率在0.35mm/a;在添加一定量的殺菌劑后，其腐蝕速率明顯減低，最低值在0.032mm/a左右。

在該項試驗中相關(guān)人員可借助先進儀器來觀察地層采出水下的表面腐蝕形貌，經(jīng)過科學(xué)測試可看出在腐蝕產(chǎn)物內(nèi)存有極多的微生物。針對微生物的形態(tài)來說，部分微生物的狀態(tài)為短棒狀，代表著還原菌形態(tài);而長條狀的微生物則多為腐生菌形態(tài)。相關(guān)人員還利用能譜來分析腐蝕產(chǎn)物，經(jīng)過全面觀察發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部帶有較高的P與S含量，也就是說其含有一定數(shù)量的生物質(zhì)膜。

在完成試驗后，相關(guān)人員需了解雖然其在集輸管線內(nèi)添加了一定的殺菌劑，但仍存有些許的微生物，通過該試驗的結(jié)果可看出點蝕坑內(nèi)的深度多為3μm，若將其換算為點蝕速率，其數(shù)值會在0.16mm/a左右。

2.3管線腐蝕原因

頁巖氣田內(nèi)部的集輸管線在完成腐蝕試驗后，相關(guān)人員可根據(jù)該試驗結(jié)果找出產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的原因，即管線內(nèi)部的點蝕與均勻腐蝕皆來源于微生物腐蝕。在微生物腐蝕期間，其內(nèi)部生成的生物膜會給腐蝕形態(tài)造成較大影響，在生物膜的作用下會出現(xiàn)較嚴(yán)重的點蝕現(xiàn)象，而點蝕形態(tài)產(chǎn)生的原因也為微生物在代謝過程中會生出有機酸，在酸化局部環(huán)境的過程中加快了基體金屬的溶解速度。

因此，在找出了集輸管線出現(xiàn)腐蝕狀態(tài)的原因后，相關(guān)人員需根據(jù)該類狀態(tài)制定出適宜的管線防護措施。一方面，在日常工作中相關(guān)人員需加強頁巖氣田集輸管線的維護工作，定期檢測該類管線的整體質(zhì)量，適時測定其金屬表面的生物膜，利用腐蝕類試驗全面探究其當(dāng)前的內(nèi)部成分，借用日常管理與增設(shè)殺菌劑來高效管控其應(yīng)用效果，適時降低其內(nèi)部腐蝕度。另一方面，工作人員還可在建設(shè)頁巖氣田之初，科學(xué)挑選集輸管線，利用其本身特征來完善該類管線的運用效果，從而保證其整體質(zhì)量[2]。

總結(jié)：綜上所述，在研究頁巖氣田集輸管線內(nèi)部腐蝕的現(xiàn)象時，借用相關(guān)試驗相關(guān)人員可精準(zhǔn)看出其生成腐蝕狀態(tài)的原因，并找出適宜的防治方案來有效解決或延緩該類腐蝕現(xiàn)象，從而適時提升集輸管線的運行水準(zhǔn)。

參考文獻：

[1]肖茂.威榮、永川頁巖氣集輸管線細(xì)菌腐蝕風(fēng)險研究[J].中外能源，2021，26（05）：60-64.

[2]金鈺昕，姚安林，丁思雙，等.頁巖氣田集輸管線CO_2腐蝕因素及緩蝕劑評價分析[J].鉆采工藝，2020，43（06）：107-109+12.