周 春，曾冠鑫，湯天遴，楊仕林，劉生福

（1.塔里木油田塔中勘探開發(fā)項目經(jīng)理部，塔里木841000；2.北京普斯維斯防腐科技有限公司，北京100102）

1 塔中1號氣田腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

塔中1號氣田位于塔克拉瑪干沙漠腹地，氣田天然氣中普遍含H2S，約為11～32 700mg·m-3，屬中～低含硫氣藏（部分單井為高含硫氣井，H2S含量大于30.0g·m-3），CO2氣體體積分數(shù)為1.60%～4.91%，為低中含CO2油氣藏；地層水平均密度為1.079 4g·cm-3，總礦化度平均為116 294mg·L-1，水型為CaCl2型。根據(jù)塔中1號氣田介質(zhì)特性，判斷該氣田具有較強的潛在腐蝕問題。結(jié)合目前已開發(fā)的塔中6＃凝析氣田和塔中4＃油田介質(zhì)嚴(yán)重腐蝕狀況以及中國石油天然氣股份有限公司對酸性氣田開發(fā)腐蝕監(jiān)測的要求，即地面生產(chǎn)系統(tǒng)監(jiān)測項目包括主要生產(chǎn)設(shè)備和管線腐蝕狀況在線監(jiān)測等；集輸站場與管道設(shè)腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，定期或在線監(jiān)測高含酸性氣體氣田井、集輸管道、關(guān)鍵設(shè)備內(nèi)腐蝕情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整防腐措施。在塔中1號產(chǎn)能建設(shè)應(yīng)系統(tǒng)地考慮腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建立。

生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測點的設(shè)計遵循“區(qū)域性、代表性、系統(tǒng)性”的原則?！皡^(qū)域性”是指塔中1號氣田；“代表性”是指在生產(chǎn)系統(tǒng)中具有以點代面作用的點；“系統(tǒng)性”是指圍繞整個氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，即從氣井井口→集氣站（起點站）→氣體處理站（油氣處理、脫硫處理、脫水脫烴、凝析油處理、硫磺回收）→污水處理，以捕捉在該系統(tǒng)中腐蝕最為嚴(yán)重的部位為目的。

根據(jù)以上原則，在塔中1號氣田系統(tǒng)共設(shè)計建立了26個監(jiān)測部位，采用掛片＋電阻探針＋場指紋法（FSMlog）技術(shù)聯(lián)合監(jiān)測。其中，掛片26套，電阻探針26套。結(jié)合H2S腐蝕特點，針對掛片、電阻探針不能監(jiān)測彎頭、焊縫的腐蝕狀況以及裂紋缺陷，同時選擇了FSMlog腐蝕監(jiān)測技術(shù)，以彌補掛片、探針監(jiān)測的不足。分別對TZ82干線來氣、TZ83干線來氣、TZ721干線進氣體處理站管線彎頭及焊縫進行實時監(jiān)測，監(jiān)測點分布見表1。

表1 塔中1號氣田腐蝕監(jiān)測點明細表

2 FSMLog監(jiān)、檢測技術(shù)

2.1 FSMLog監(jiān)、檢測技術(shù)原理

FSMLog是一種新型無損監(jiān)、檢測技術(shù)。該技術(shù)主要用于檢測各種形式的腐蝕，也可檢測大多數(shù)裂紋，監(jiān)控腐蝕和裂紋的擴展。其原理是通過監(jiān)測電流在金屬結(jié)構(gòu)上流動方向的細微變化來檢測由于腐蝕引起的金屬損失、脆裂和凹坑。傳感針或電極呈矩陣式分布在被監(jiān)測區(qū)域以檢測電場方向的變化，比較測量電壓與最初的參考電壓。傳感針間距一般為壁厚的23倍。軟件提供圖解曲線表明凹坑和脆裂的位置，以及嚴(yán)重程度，計算實際腐蝕趨向和腐蝕速率。對于線在FSMLog監(jiān)測系統(tǒng)，其靈敏度是剩余壁厚的0.1%。

2.2 FSMLog監(jiān)、檢測技術(shù)的特點

FSMlog具有監(jiān)測和檢測的功能。一方面能計算腐蝕速率，另一方面實時對管線本體進行檢測。FSMLog技術(shù)在進行監(jiān)測和檢測時具有以下特點：

（1）具有較高檢測精度且檢測結(jié)果不受操作者的影響。其檢測精度是超聲波的10倍以上，且不需耗材（探針、掛片），不需取放工具，可現(xiàn)實均勻腐蝕、局部腐蝕的測量；

（2）可監(jiān)測復(fù)雜的幾何體如（彎頭、T型接頭、Y型接頭等），并可大大減少監(jiān)測時間；

（3）由于具有遠程監(jiān)、檢測功能，可進行高空作業(yè)；

（4）對于一般腐蝕，其靈敏度高于剩余壁厚的0.5%，即實際靈敏度隨著腐蝕的增加而提高；

（5）非插入性，不破壞彎頭、管線的整體性和強度，不影響管道完整性，沒有泄漏的危險，提高在H2S環(huán)境中的安全性，測量時不受導(dǎo)電性FeS膜的影響；適用于困難的位置（高溫、高壓），同時不影響投球清管作業(yè)，這是其他腐蝕監(jiān)測技術(shù)無法比擬的；

（6）無需去掉涂層或保溫層，可大大節(jié)省監(jiān)、檢測費用和時間；

（7）監(jiān)測所獲得的結(jié)果是管壁真實發(fā)生的腐蝕狀況。

FSMLog通過管外的傳感針就能發(fā)現(xiàn)管道的內(nèi)表面腐蝕情況，有助于延長管道壽命；準(zhǔn)確地監(jiān)測管道的實際情況有助于減少智能清管的次數(shù)，是智能清管的一個不太昂貴的替代方法；可以用于緩蝕劑效果評價；通過改善腐蝕控制，使用碳鋼代替昂貴的耐蝕合金；FSMLog監(jiān)控軟件可圖形化地顯示腐蝕程度計算腐蝕速率，具有結(jié)果直觀、界面友好的優(yōu)點。

3 塔中1號FSMLog監(jiān)、檢測技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)塔中1號氣田介質(zhì)特點，選擇了TZ82干線、TZ83干線、TZ721干線進氣體處理站管線彎頭及焊縫進行實時監(jiān)測。

3.1 FSMLog設(shè)備的安裝

FSMLog的安裝主要由以下幾部分組成：傳感針定位及焊接點打磨；傳感針焊接；矩陣電纜連接及參考盤安裝；管道勵磁電流電纜安裝；FSMLog接線；FIU及計算機COM口接線；系統(tǒng)通訊測試。

通過以上步驟的安裝調(diào)試，塔中1號站內(nèi)3套FSMlog一次性安裝調(diào)試成功（見圖1），數(shù)據(jù)直接傳送到中控室電腦上，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時采集，為及時掌握3條集輸管線進站彎頭、焊縫的腐蝕奠定了良好基礎(chǔ)，并為氣體處理廠的安全生產(chǎn)奠定了一定基礎(chǔ)。

圖1 塔中1號氣體處理站TZ721，TZ82，TZ83來氣管線FSMlog在線監(jiān)測點分布圖

3.2 監(jiān)測結(jié)果與分析

自2010年9月22日投產(chǎn)以來，3套設(shè)備進行了連續(xù)實時監(jiān)測，實時捕捉腐蝕速率的變化，以及管線腐蝕、壁厚腐蝕（局部腐蝕）的變化情況，以TZ721、TZ82為例，系統(tǒng)介紹監(jiān)測結(jié)果的變化情況。

圖2為塔中1號氣體處理站TZ721來氣管線在不同時間的TZ721FSMlog監(jiān)測點三維柱狀圖腐蝕監(jiān)測圖（軟件截屏圖）。圖2中，Y軸縱坐標(biāo)為ppt，（1ppt＝0.1%線壁厚，TZ721管線壁厚為11mm），同時在軟件中也可以直接將縱坐標(biāo)設(shè)為mm；X軸為傳感針位置；Z軸為傳感針在鐘表的位置。

由圖2可以得到如下信息：

（1）FSMlog實現(xiàn)實時監(jiān)測，實時掌握腐蝕隨著生產(chǎn)時間的變化趨勢，掌握管線壁厚減薄變化情況。從圖（a）到（f）可以看出，監(jiān)測初期（2010年9月27日）平均值為：0.5ppt（0.005 5mm），生產(chǎn)運行到2011年8月19日（296天）后平均值為：5ppt（0.055mm）。

圖2 塔中1號氣體處理站TZ721來氣管線不同時間的FSMlog在線腐蝕監(jiān)測圖

（2）可以直觀了解矩陣監(jiān)測點范圍內(nèi)局部腐蝕點的位置，了解局部腐蝕發(fā)展的實時情況，為安全生產(chǎn)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。以圖2（f）中第80對探針為例，從圖2（a）到圖2（f）可以看出，局部腐蝕發(fā)展較快，該點局部腐蝕為13ppt（0.143mm）。

（3）明確局部腐蝕點的具體位置。如圖（f）中第80對探針，位于被監(jiān)測管線4鐘點處（位置確定根據(jù)傳感針在現(xiàn)場管線的實際焊接位置編號與軟件傳感針數(shù)字進行確定，見圖3），其他腐蝕較為嚴(yán)重的傳感針對分別為：25，31，39，40，41，47，48，49，63，65，71，72，88，112，確定了管線薄弱點具體位置。

（4）對于腐蝕嚴(yán)重的點，引用軟件X、Y軸的功能可以確定某點腐蝕變化趨勢。以圖2（f）中第80對傳感針對為例，利用軟件功能，顯示了該點在2010年9月22日至2011年8月25日腐蝕隨時的演變過程，腐蝕深度隨時間的延長不斷的增加，總腐蝕深度為13ppt（0.143mm），折算腐蝕速率為0.155 3mm·a-1，見圖4。

圖3 圖2（f）的平面俯視圖

圖4 第80對傳感針腐蝕變化趨勢

圖5 為TZ82FSMlog監(jiān)測點2012年1月6日累計監(jiān)測腐蝕變化三維柱狀圖、平面俯視圖。由圖5可見，TZ82FSMlog測試區(qū)域最大點蝕深度為18ppt（0.18mm），位于44傳感針對；并以20，32，44，56，68，80，92傳感針對形成一條溝槽狀腐蝕坑。該溝槽腐蝕坑平均累計金屬損失為0.17mm，見圖5（b）。通過投產(chǎn)監(jiān)測周期內(nèi)運行470d計算：該溝槽腐蝕速率為0.1320mm·a-1。該溝槽狀腐蝕作為重要的跟蹤監(jiān)測目標(biāo)，實時判斷腐蝕狀況，結(jié)合管線運行壓力，計算允許溝槽狀腐蝕深度的最大值，提前進行管線更換及維修，及時杜絕安全事故的發(fā)生，確保氣田正常生產(chǎn)。

圖5 塔中1號氣體處理站TZ82來氣管線在2012年1月6日的FSMlog在線腐蝕監(jiān)測圖

4 結(jié)束語

FSMlog監(jiān)測技術(shù)在國外應(yīng)用較為廣泛，主要應(yīng)用于酸性油氣田、煉化廠和海上石油的腐蝕監(jiān)測評價。該技術(shù)目前應(yīng)用較少在國內(nèi)，但隨著各級領(lǐng)導(dǎo)對腐蝕問題重視程度的日益加深，在國內(nèi)酸性氣田的開發(fā)中，不斷采用該項技術(shù)。目前普光氣田應(yīng)用了19套，西南油氣田龍崗氣田應(yīng)用了2套，長慶大北氣田應(yīng)用了2套，海上石油應(yīng)用了3套，塔里木油氣田應(yīng)用了6套（其中FSMlog3套，F(xiàn)SM-IT3套）。該項技術(shù)所具備的特點、優(yōu)點得到了越來越人的認可，它將會廣泛的應(yīng)用到酸性油氣田的開發(fā)、煉油、化工高溫高壓系統(tǒng)的彎頭、三通、焊縫、低洼積液處的腐蝕監(jiān)測、檢測評價。該技術(shù)豐富了腐蝕監(jiān)測、檢測技術(shù)，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。