于生 謝偉 王世剛 程振華 (吉林油田公司勘察設(shè)計院)

(收稿日期 2011-01-14)

含CO2天然氣管線在線腐蝕檢測分析系統(tǒng)

于生 謝偉 王世剛 程振華 (吉林油田公司勘察設(shè)計院)

為了解決長嶺氣田含CO2天然氣開發(fā)過程中地面集輸系統(tǒng)CO2腐蝕防護問題，采用腐蝕掛片法和電阻探針法對天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)進行了在線檢測。對現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進行腐蝕評價分析，結(jié)果反映管線內(nèi)腐蝕程度均屬低度腐蝕。長嶺氣田建立了腐蝕與防護數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了腐蝕危害統(tǒng)計評價智能化，提升了油田防腐維護管理水平。

長嶺氣田 天然氣管線 高壓高含CO2腐蝕檢測 數(shù)據(jù)庫

從試采情況看，長深1、長深1-2天然氣CO2含量25%～32%，壓力32 MPa，長嶺氣田屬典型的高壓高CO2氣田。高含CO2給氣田的開發(fā)帶來了很大的麻煩，CO2腐蝕將給設(shè)施造成嚴重的危害，因此CO2腐蝕防護成為長嶺氣田試采配套地面集輸與外輸系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。腐蝕檢測技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外油氣田防腐工作不可缺少的手段[1-3]。

1 腐蝕檢測方法簡介

腐蝕檢測的方法很多，分為直接測試腐蝕速率方法和間接判斷腐蝕傾向方法。

直接測試腐蝕速率的方法有：腐蝕掛片法、腐蝕電阻探針法、線性極化電阻法、超聲波探傷測厚法、Microcor測量電感阻抗法、開挖檢查法、地面檢查法等。

間接判斷腐蝕傾向的方法有：pH值測試法、細菌含量測試法、總鐵含量檢測法、測定水中溶解性氣體法、測定天然氣中CO2分壓法、軟件預(yù)測法、電子顯微鏡與X射線衍射法、天然氣露點法、電偶/電位測量法、氫滲透等。

腐蝕檢測的主要功能包括：

◇可以使生產(chǎn)裝置處于監(jiān)控狀態(tài)；

◇可以優(yōu)化防腐工藝、減緩腐蝕、延長設(shè)備檢修期；

◇可以減少事故和非計劃停車等；

◇加速油氣田防腐管理工作的提升。

2 腐蝕檢測方法的選取

通過室內(nèi)評價研究，無論是在液相環(huán)境，還是氣相環(huán)境，CO2對材質(zhì)的腐蝕形貌主要表現(xiàn)為均勻腐蝕，表面點蝕和局部腐蝕非常微?。囟刃∮?0℃時）。

針對長嶺氣田高壓高CO2特點，經(jīng)過對比篩選，采用最常用、最有效的腐蝕掛片法和電阻探針法。因為它們都能滿足：

◇可以檢測均勻腐蝕；

◇可以在高壓的環(huán)境下工作，工作壓力最多達到40 MPa；

◇可以在線使用。

2.1 腐蝕掛片法

腐蝕掛片直觀地反映管道內(nèi)氣體介質(zhì)所造成的腐蝕形貌和計算腐蝕速率[4]，是油田腐蝕檢測中使用最廣泛，也是最直接、有效的方法。用電子顯微鏡測量坑的深度并計算點蝕速率，觀察點蝕的形狀還能判斷腐蝕的類型。另外，分析上面附著的垢樣可以知道結(jié)垢的類型，并采取相應(yīng)阻垢措施。腐蝕掛片經(jīng)過處理后，從失重可以計算出其放置期內(nèi)的平均腐蝕速率。

2.2 電阻探針法

電阻探針法的原理是歐姆定律，具有靈敏、快速、連續(xù)、操作簡便等特點，可實時測量管道內(nèi)氣體介質(zhì)腐蝕速率。通過定期對檢測數(shù)據(jù)的下載，應(yīng)用相關(guān)軟件對腐蝕速率進行分析，來完成對系統(tǒng)腐蝕速率的測定；同時比較不同階段腐蝕速率的變化，對比不同緩蝕劑的緩蝕效果。電阻探針的形式有T、S、W型。該套裝置包括電阻探針、AccessFitting、Remote Data Collector、Data Logging和相關(guān)軟件。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用試驗要求，結(jié)合長嶺1#集氣站及天然氣外輸管網(wǎng)系統(tǒng)的總體布局情況，共布置7個腐蝕檢測點，其中掛片檢測點3個，探針檢測點4個，包括長嶺1#集氣站2個（探針、掛片各1個），前大氣站2個（探針、掛片各1個），甲醇廠氣站2個（探針、掛片各1個），二廠氣站1個（探針）。腐蝕檢測相關(guān)設(shè)備見圖1。

圖1 腐蝕檢測相關(guān)設(shè)備

外輸管網(wǎng)系統(tǒng)中前大、甲醇廠、二廠分輸站已開始輸氣，已具備腐蝕檢測的條件。

在前大分輸站安裝1個掛片，在甲醇廠分輸站安裝1個掛片和一個探針，在二廠分輸站安裝1個探針。

對前大、甲醇廠分輸站取出的腐蝕掛片進行了處理，同時也對甲醇廠、二廠分輸站的電阻探針進行了數(shù)據(jù)下載，并利用電阻探針配套軟件作了分析。現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

表1 檢測點流體參數(shù)與腐蝕速率

從現(xiàn)場檢測得出的數(shù)據(jù)表明，前大—甲醇廠—二廠管線內(nèi)腐蝕程度均屬低度腐蝕，說明該系統(tǒng)目前運行安全。

4 腐蝕與防護數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

酸性油氣田投產(chǎn)以后，隨著防腐工作的不斷深入和開展，將會產(chǎn)生大量的腐蝕信息圖片、數(shù)據(jù)和資料，利用計算機程序來評價處理這些錯綜復(fù)雜的腐蝕數(shù)據(jù)和資料將事半功倍。建立腐蝕與防護數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)腐蝕危害統(tǒng)計評價智能化[5]，這將逐漸成為各油氣田防腐研究工作的重要手段和趨勢。

針對長嶺1#集氣站及天然氣外輸管網(wǎng)系統(tǒng)的腐蝕數(shù)據(jù)庫，主要實現(xiàn)如下功能：

◇局域網(wǎng)內(nèi)不同級別的用戶查詢；

◇不同階段油氣水變化數(shù)據(jù)的動態(tài)比較；

◇不同階段腐蝕檢測數(shù)據(jù)的動態(tài)比較；

◇部分外腐蝕數(shù)據(jù)的歸納和總結(jié)；

◇能夠統(tǒng)計緩蝕劑加注的動態(tài)曲線；

◇對一些重要的內(nèi)容能夠進行動態(tài)鏈接；

◇對重要的腐蝕檢測數(shù)據(jù)能夠進行查詢、打印并形成報表。

腐蝕數(shù)據(jù)錄入與查詢主要包括三個方面：

（1）腐蝕檢測信息錄入與查詢。單擊“腐蝕檢測信息”，界面右邊會出現(xiàn)一個流程圖，在流程圖中用戶可在任意位置添加檢測點，利用這些檢測點用戶可錄入、查看信息（圖2）。在流程圖上，用戶右鍵點擊檢測點，能填寫該點所在管道的信息，點擊任意一個檢測點后能進入該檢測點的詳細信息界面，其中包括流程信息、腐蝕掛片法、電阻探針法、線性極化電阻法、超聲波測厚法、腐蝕傾向判斷。

圖2 腐蝕檢測信息錄入與查詢界面

（2）腐蝕掛片數(shù)據(jù)錄入與查詢。用戶需要錄入掛片減重、掛片面積、時間等數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)將自動計算出該點的平均腐蝕速率，同時用戶可將該點的圖片錄入到數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)還能通過折線圖的方式顯示腐蝕速率。

（3）電阻探針檢測數(shù)據(jù)錄入與查詢。用戶需要錄入探針類型、采樣間隔等數(shù)據(jù)，同時用戶可將該點的圖片錄入到數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)還能通過折線圖的方式顯示腐蝕速率。

數(shù)據(jù)庫的預(yù)警功能主要體現(xiàn)在，程序語言可以自動將錄入的腐蝕速率信息跟控制標準進行對比，在一定差值范圍內(nèi)用不同顏色進行表示，以便及時提醒用戶腐蝕的危險程度。

5 總結(jié)

（1）通過CO2腐蝕檢測，評價了管線內(nèi)腐蝕程度，分析了腐蝕變化規(guī)律，對管道進行了腐蝕風(fēng)險的評估和預(yù)警，減少腐蝕危害，預(yù)防事故發(fā)生，有效指導(dǎo)長嶺氣田含CO2天然氣地面集輸系統(tǒng)CO2防護工作。

（2）建立腐蝕與防護數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提升油田防腐工作的管理水平，節(jié)約了生產(chǎn)成本，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（3）在線腐蝕檢測技術(shù)應(yīng)用前景非常廣泛，將在吉林油田長嶺氣田、黑59和黑79 CO2驅(qū)油地面集輸處理系統(tǒng)進一步推廣應(yīng)用，為油田產(chǎn)能建設(shè)做出貢獻。

[1]張學(xué)元，邸超，雷良才.二氧化碳腐蝕與控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．

[2]李章亞.油氣田腐蝕與防護技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996．

[3]陳卓元,王鳳平,張學(xué)元，等.二氧化碳腐蝕防護對策及發(fā)展趨勢[J].材料開發(fā)與應(yīng)用,1998，13(6):15-17．

[4]曹楚南.腐蝕試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998．

[5]李長榮.腐蝕數(shù)據(jù)庫設(shè)計[J].中國腐蝕與防護學(xué)報，1991，11(2):139-144．

(收稿日期 2011-01-14)

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.020

于生，1987年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院，高級工程師，現(xiàn)任吉林油田勘察設(shè)計院采氣所所長，E-mail：chevy3@163.com，地址：吉林省松原市寧江區(qū)沿江西路166號勘察設(shè)計院采氣所，138000。