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非金属管线在孤东采油管理二区的应用

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：向中辉李萍时红

[导读] 管线的腐蚀造成的破损、穿孔是影响孤东二区原油集输的主要问题。本文对孤东采油二区所管辖的输油管线管网的破漏的原因与特点进行调查分析，探讨几种非金属管线的应用、存在问题和注意事项，为今后的工作做一点有意的探索。

中国石化胜利石油分公司孤东采油厂山东东营向中辉李萍时红 257231

【摘要】：管线的腐蚀造成的破损、穿孔是影响孤东二区原油集输的主要问题。本文对孤东采油二区所管辖的输油管线管网的破漏的原因与特点进行调查分析，探讨几种非金属管线的应用、存在问题和注意事项，为今后的工作做一点有意的探索。
【关键字】：腐蚀穿孔玻璃钢维修
        一、基本情况
        孤东采油二区位于孤东油田的北部，属于赶海后的黄河岸边，盐碱滩，投产于1986年，目前有钢制Φ159、Φ219、Φ273三种集油管线，管材为低合金钢,长度为33.6km，担负着54座计量站的原油外输任务，多年来的数据证明我矿的产液PH值在6-8之间基本呈中性，平均分压在0.8MPa，平均温度为58℃以上。目前平均穿孔为6次/月。随着油田的不断开发地层出砂加剧。原油外输管线腐蚀、穿孔情况严重，地面管线破漏频繁，经过认真调查、发现导致管线穿孔破漏的原因与特点有以下几点：
        1、流体的矿化度较高。孤东油田的东营、馆下区块系高腐蚀区块，地层水矿化度达20000ppm以上，对地面管网腐蚀相当严重，计量站外输管网投产8-10月个后即破漏。如采油8队111#计量站，2003年12月投产，2004年5年就出现穿孔现象，不到1年的时间就更换了计量站内的汇管、DN150和DN200弯头各1个。
        2、出砂严重。孤东区块油田是典型的砂岩油藏，油层胶结疏松，出砂严重，尽管采取各种防砂措施，流体中仍然有砂，在流速底的情况下，砂在压力的作用下，沉度于管线的底部，随着油气压力。时大时小，时快时慢的脉动，采出液不停地冲刷管线的底部，形成冲刷腐蚀，从而加剧了管线的腐蚀穿孔。特别是在管网拐弯处（外侧）和管网起伏处（隆起侧）尤为突出。
        3、由于管道防腐层的老化、变形、龟裂、剥离，及在管道施工过程中造成防腐层的破坏致使土壤环境中的腐蚀介质侵入管道外壁导致管体外腐蚀加重，从而造成管线穿孔。
        4、管线的焊缝及其附近发生穿孔。这往往与焊接工艺有关。现场焊接因施工条件限制，焊逢易存在缺陷，如未焊透、塌陷、气孔等。这就容易形成焊蜂腐蚀，穿孔沿焊材—母材交界处发展，在气孔处诱发点浊源，从而很快穿孔。
        5、输送介质中含有O2、CO2、H2S等杂质造成管线内腐蚀，从而造成管线穿孔。
        6、集输管线的腐蚀多发生管线的底部，剖开管子后发现管线底部存在着连续式间断的深浅不一的腐蚀坑，这些蚀坑上面有的覆盖有腐蚀产物及垢，有的呈现金属光亮颜色，腐蚀形态为坑蚀或沟槽状。
        二、非金属管线的应用
        非金属管线在我矿应用的主要有玻璃钢缠绕管、钢骨架增强塑料复合管、连续复合增强塑料管等，现在就采油二区应用较多的玻璃钢做主要介绍：
        （一）玻璃钢：以合成树脂为粘结剂，以玻璃纤维及其制品增强材料而制成的复合材料，称为玻璃纤维增强塑料，因其强度高，可以和钢相比，故又称玻璃钢。
        我区自1996年开始实验用玻璃钢代替腐蚀管线以来，至今已经使用玻璃钢和复合管等耐蚀管线更换已腐蚀穿孔或管线达29.2km，在防腐蚀方面取得一定的效果，也取得了一些经验，它对孤东油田输液介质环境较为适应，这主要是因为玻璃钢具有强度高，抗冲击性能好，吸水率小，不论在海水、淡水、污水等介质中，都具有良好的抗腐蚀力。
         玻璃钢的使用以后比钢管有以下优点：
         1.轻质高强，玻璃钢的密度只有1.4—2.0g/cm3，即只有普通钢材的1/4-1/6比铅还要轻1/3。它的轴向拉伸强度为152Mpa，它的比强度（拉伸强度与密度比）为钢管的2.5倍。
         2.优良的耐化学腐蚀性，玻璃钢与普通金属的电化学腐蚀机理不同，它不导电，在电能质里不含有离子溶解出来，因而对大气、水和一般浓度的酸碱盐等介质都有良好的化学稳定性，具有双面防腐的性能。

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         3.优良的电绝缘性能，玻璃钢是一种优良的电绝缘材料，用玻璃钢制造的设备不存在电化学腐蚀和杂散电流腐蚀。
         4.良好的表面性能，内表面光滑，玻璃钢一般和化学介质接触时，表面很少产生有腐蚀产物、结垢等，因此用玻璃钢管道输送液体，管道内阻力很小，磨擦系数也较低，可有效地节省动力和清洗管线的成本。
        我区85#计量站到东二联的外输管线，长度2.3km，管径DN200，压力等级1.6Mpa，使用东辛新大玻璃钢生产的管线，经过1个半月的施工，试压合格后，投产使用至今，除油井作业钻地锚钻坏一次和所连接钢管的弯头更换和补漏两次外，玻璃钢从来没有发生穿孔现象，从维修切断的管子的断面看，内表面光滑如初，没任何腐蚀和磨损的痕迹。
        5.使用寿命长。玻璃钢按使用寿命20年计算，为钢管的2.5倍，虽然一次投入成本较大，但是由于玻璃钢管道内壁光滑，减少介质阻力，原来219金属管线改用DN150的玻璃钢管能达到同样的输送效果，缩径后的综合造价反而比金属管道要低。
        （二）钢骨架增强塑料复合管：
        该管以缠绕并焊接成型的网状钢丝骨架为增强体，以热塑性塑料为连续基材，在生产线上将两者均匀复合在一起而制成。钢骨架被完全符合在塑料中。管材接头为电热熔对接和法兰连接方式。而在我矿使用的电热熔连接的钢骨架增强塑料复合管，多出现电热熔套出现刺漏，原因为热胀冷缩。
        （三）连续复合增强塑料管：
        该管结构为在较薄的内衬层交联聚乙烯管上缠绕金属钢丝增强层，通过二次成型敷在外层塑料管上，形成复合增强管。其中缠绕增强层起承压作用，通过不同的缠绕结构制造不同压力强度的管线。其与优点是具有连续性、柔韧性、保温性，在施工中简单快捷，一次成功，仅在管线两头进行连接即可，连接方式为热熔对接、电熔焊接或法兰连接。
        三、存在问题
        但是铺设和使用玻璃钢也有几个要注意的问题：
         1、玻璃钢是一种复合材料，影响其耐腐蚀性能的因素有合成树脂的种类及固化度、增强材料的种类及特性、增强材料与基材的粘结性、玻璃钢的结构形式有关，所以在玻璃钢引进时质量是第一位。如63#站到二号联的一条DN200玻璃钢管线，因管线质量问题，从2001投产以来，经常发生穿孔现象，到2003年5月共发生穿孔76处，并有2次管线断裂现象，现已经被迫停止使用。
         2、玻璃钢管接头管件（三通、弯头、直管连接处）是其薄弱的环节，是渗漏的主要部分。目前管件基本上是手工糊制，这与工人操作熟练程度有很大关系，质量不稳定。所以在玻璃钢安装时一定要专业队伍施工。如65#站到二号联的一条DN200玻璃钢管线，因管线安装问题，从1998投产以来，经常发生穿孔现象且渗漏处均为三通、弯头、直管连接处，致使到2003年8月又重新铺设了一条800米的DN200玻璃钢管线。
         3、由于玻璃钢是一种玻璃纤维复合材料，它的抗外力挤压能力较差，所以它的埋藏深度一定要深度1.0m以上，过沟、路要有显著标记并且做好管线走向标志，尤其是对挖沟机、大型车辆的施工现场和油水井作业现场一定注意，应给予提示。我矿自使用玻璃钢到现在，玻璃钢的破损有1/2是外力造成。
         4、虽然玻璃钢耐腐蚀性能较好，但维修需要专业人士，并且需停输5-6小时，甚至更长时间，老管线如不能使用，计量站将会停产；二是玻璃钢管线价格要贵，更换大批已腐蚀管线需要大批资金，财力难以承受。这样对已腐蚀的老管线进行修复，是势在必行，既起到内防腐的作用，又节约了大量资金，并且在玻璃钢破损时可以倒入老管线，避免停产。
        四、结论：
        1、玻璃钢管线耐腐蚀效果较好，但抗外力挤压能力较差，需要很好的保护措施。
        2、玻璃钢维护需要专业人士，停输时间较长，维修费用较高。因此建议（1）应用到老管线存在的复线中，这样可以避免停产。（2）孤东采油应自己组建维修队伍，只要进一部分原材料就可自己维修，这样既缩短维修时间，又可节约一部分成本费用。
        3、有的玻璃钢厂家售后服务滞后，这样往往耽误生产，目前玻璃钢厂家维护区域为整个滨海地区三个采油厂，任务重，人员少，建议增加工作人员。
【参考文献】：石宝衍等.油气田腐蚀与防护技术手册。石油工业出版社，1998年3月