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]。
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。
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。
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。
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。
(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。