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油田地面工程集输系统腐蚀控制技术探讨赵瑾

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：赵瑾裴云莹

[导读] 摘要：油田集输系统在油气生产和运输中发挥着关键的作用，集输设备的腐蚀是长期困扰集输系统安全高效运行的棘手问题。

        东胜公司牛庄采油管理区山东东营 257000
        摘要：油田集输系统在油气生产和运输中发挥着关键的作用，集输设备的腐蚀是长期困扰集输系统安全高效运行的棘手问题。集输设备的腐蚀过程较为复杂，其影响因素较多，单一讨论CO2、H2S、矿化度、温度等因素对腐蚀影响机理的研究已趋完善。对于油田集输系统目前所面临的腐蚀环境而言，其含CO2和H2S等强腐蚀环境的情况越来越多，这不仅导致集输管线、污水处理设备、注水管线及其它金属材料的腐蚀现象愈加严重，且会造成更大的经济损失。为了解决含CO2和H2S的集输系统腐蚀问题，国内外学者已开展了大量研究，本文在此基础上就油田地面工程集输系统腐蚀控制技术的相关内容进行总结分析。
        关键词：油田；地面工程；集输系统；腐蚀控制
        1油田地面工程集输管道腐蚀现状
        一般来说，油田作业之时，地面集输系统采用三级的布站方式，指的就是：把原有输送至计量的地方，再进行混输运转至联合处，采用渗水密封技术，最终形成在计量处进行转运，在联合处统一处理的集输流程。集输管道材质选取密封性好的钢管；注水管道材质采用等级高的无缝钢管，外防腐采用缠带和无机物塑料防腐，管道内没有添加图层，有关数据表明：集输管道腐蚀的主要原因来自内腐蚀管道穿孔，占据失效总数的大部分，腐蚀常出现在管道的接头处、缝接处及拐弯的地方，这些容易被腐蚀的地方，在其表面往往会存在较密集的腐蚀产物，内部腐蚀的现象极为严重，逐渐表现出局部腐蚀特征。
        2油田地面工程技术系统腐蚀形式
        第一，均匀腐蚀。均匀腐蚀是地面技术工程项目中十分常见的形式，一般发生在管道表面处。其主要原因在于运输材料具有极高腐蚀性，长期使用易引发管子变薄、管壁破损等现象，必须及时对其进行干预处理，降低设备、管道等进一步腐蚀等引发的重大缺陷问题。第二，溶解氧腐蚀。油田地面项目运行中，也会经常出现溶解氧腐蚀问题。这一现象成因在于：水中含有大量的溶解氧物质，极易对金属产生腐蚀作用，化学反应作用下会进一步生成氧腐蚀物质。因此，一旦外界环境中水分作用，极易导致生成二次产物，从而引发集输系统稳定性下降。由于管道均为金属材料，管道表面区域便易出现副食店，内部腐蚀也会发生，多为坑状点腐蚀现象。一般状况下，遇水后生成的产物具有一定的特殊性，如腐蚀面积大、蜂窝状结构等。第三，二氧化碳腐蚀。对油田集输系统而言，二氧化碳腐蚀作用极强，一般是碳氧化物与水结合，生成弱酸性物质，然后会对集输系统产生腐蚀作用。肉眼观测后，外观多为灰白色，极易引发管道堵塞、严重时还会导致系统稳定性大打折扣。
        3油田地面工程集输系统腐蚀控制技术
        3.1碳钢加缓蚀剂缓解
        地面集输管线的腐蚀程度是目前油田运输的主要问题，尤其是对于那些运输介质中含水量较多的管道。可以向其加入缓蚀剂，来减缓富士穿孔的发生频率。缓蚀剂，顾名思义，其主要作用就是减缓腐蚀的发生，这是目前为止最有效的解决措施，也是各个油田采用最多的措施。将缓蚀剂加入到油气运输介质中操作简单可行，但是也需要注意一定的技巧，将缓蚀剂的作用发挥到最大。缓蚀剂会随着时间的推移对地面集输管线的防腐蚀效果降低，从而使水中的各种酸性离子与管线内部阳离子发生反应。因此，专业的技术人员需要在固定的时间内增加一定量的缓蚀剂，保证在时间过去很长时间内也能保证防腐性。并且在管线开头以及肘管处加注更多的缓蚀剂，也能对减少地面集输管线的腐蚀程度发挥重要作用。尤其是那些运输污水的管线，更要注意防腐措施的运用，加注缓蚀剂就是解决问题的关键；最后，专家还要从经济效益方面考虑，选择最适合的缓蚀剂。例如：油气运输公司在进行防腐工作时，需要将管材质量考虑在内，根据不同的管材选择不同的缓蚀剂。通常情况下，缓蚀剂是由碳钢加缓蚀剂，但是还要根据具体情况进行实际考量；其次，要对有效时间进行测量，既能保证有效防腐的同时，降低费用使用，保证经济效益。
        3.2进行阴极保护
        分析阴极保护本质，其实质是对外腐蚀进行的一种保护措施，主要利用电化学，控制和影响管道金属物质的电介质。通俗的讲，利用相应的技术手段，将电流输入到集输管道内部，由于管道内部本身含有一定金属材料，可以将其作为阴极，在输入电流后，会让极化现象出现在管道内部，当输入的电流值达到一定的标准和水平时，就能使得电化学达到平衡状态，从而对腐蚀的区域进行有效的溶解。实现阴极保护的策略分为以下两个方面：第一，牺牲阳极法。其主要是通过直接将输入电流的金属材料与受到保护的管道直接连接在一起，从而对管道进行极化；第二，强制电流保护。在管道中设置一个外加的电源，将负极与要保护的金属管道进行连接，从而有效减缓管道的腐蚀速度。
        3.3优选非金属管，提高管线质量
        与金属管线相比，非金属管线具有质量轻，耐腐蚀性能强，成本低且不容易结水垢等优势，成为油田地面集输管线常常采用的有效防腐措施，在油田地面集输管线选择时，优先选择非金属材料管线将会有效增强油田地面集输、注水、掺水等生产过程中的适应能力，提高管线质量，做好油田地面集输管线的防腐。在油田地面集输管线的铺设中，尽量选择非金属材料的管线，比如连续复合管线、碳钢管线或者玻璃管线等，在注水、掺水、油管线等众多生产过程的关键易腐处，设置或者更换非金属管线，降低管线的腐蚀风险，尤其在单井集油管线、小口径集输管线部分，采用非金属管线将会大大降低腐蚀风险，此外，需要特别注意的是，对于非金属管线的型号选取要与使用工况实际，耐温、耐压性能要符合环境要求，并且严格按照设计要求进行敷设，避免机械损伤，如果选型不当或者发生机械损伤，都可能会造成管线爆裂，原油泄漏事故，严重者将会威胁人身财产安全。
        4具体控制案例分析
        某油田重油一线于2003年投产，由于早期国标中对管道腐蚀泄漏的要求较低，给管道安全运行埋下隐患。近年来随着管道使用年限的增长，管道发生泄漏事故的频率越来越高。2018年3月30日，该重油管线在一号中间站发生了管道穿孔泄漏事故，事故发生时管线上阴极保护曲线见图1。对于该事故管道，由于套管和管道之间未填充任何物质，辅助阳极的电流可以流到套管上，但不能穿透空气到达管道上，因而阴极保护被屏蔽，起不到保护管道的作用。与此同时，由于管道端部没有采用任何密封方式，地下水或其他电解液聚结到管道外壁会在管道外壁上形成微小原电池，加速管道外壁的局部腐蚀，造成管道穿孔泄漏事故发生。按照最新国标的要求，考虑整改方向如下。（1）向导电套管内注入可固电解质，比如泥浆等，不宜注入水，因为水容易在旱季干涸。（2）向套管内注入绝缘且气密性良好的物质，如沥青胶、明胶等，使得管道外壁不发生电化学腐蚀的同时，阴极保护也不起作用，此种方法必须要做好端面密封工作。
        图1某油田重油管线某段通、断电电位曲线图

        5结束语
        油田集输管道腐蚀，极易引发石油、天然气等资源的流失，对大众生态环境产生了恶劣影响。为此，要及时进行管道防腐性能的研发，最大程度保障油田运输安全。及时进行腐蚀因素、腐蚀种类的分析，有针对性的采取相应措施，保证整个油田的长期稳定性、安全性运行。
        参考文献：
        [1]王慧茹.油气输送管道腐蚀因素与防护对策[J].清洗世界，2019，35（03）：19-20.
        [2]史云鹏.油田集输管道腐蚀检测和防护对策分析[J].化学工程与装备，2019（02）：109-110.
        [3]何力源.油田地面集输管线腐蚀穿孔分析及防治措施[J].化工设计通讯，2019，45（08）：37-38.