普光氣田集輸系統(tǒng)綜合防腐技術(shù)*

龔金海 劉德緒 高繼峰 蓋潔超

中國石化中原石油勘探局勘察設(shè)計研究院

針對高含硫天然氣腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計了緩蝕劑管道預(yù)膜和連續(xù)加注工藝；集成腐蝕掛片、電阻探針、電指紋等多種腐蝕監(jiān)測方法，監(jiān)測站場和管道的腐蝕速率；引進(jìn)智能檢測技術(shù)獲取管道內(nèi)外壁、焊縫的腐蝕狀況；研發(fā)全線陰極保護(hù)技術(shù)以控制酸性土壤環(huán)境下管道外腐蝕，形成了獨(dú)具特色的緩蝕劑、腐蝕監(jiān)測、智能檢測、陰極保護(hù)綜合防腐技術(shù)，滿足了普光氣田集輸系統(tǒng)的防腐要求。

普光氣田；集輸系統(tǒng)；高含硫天然氣；腐蝕；緩蝕劑

普光氣田天然氣中的硫化氫含量高達(dá)15%，二氧化碳含量為8%～10%?？紤]到濕氣集輸成本較低，因此普光氣田集輸系統(tǒng)采用濕氣集輸工藝。但混有凝析水的高含硫天然氣腐蝕環(huán)境異常惡劣，腐蝕控制極具挑戰(zhàn)。為此，綜合采用多種腐蝕控制技術(shù)，有效地控制了集輸系統(tǒng)的腐蝕。

1 緩蝕劑預(yù)膜和連續(xù)加注工藝

普光氣田緩蝕劑加注采用預(yù)膜和連續(xù)注入工藝。預(yù)膜型緩蝕劑首先在管壁形成一層均勻致密的保護(hù)膜，將腐蝕介質(zhì)和管壁隔離開來，起到防腐效果。隨著時間的延長，緩蝕劑保護(hù)膜會逐漸失去保護(hù)效果，因此在生產(chǎn)過程中還采用緩蝕劑連續(xù)加注工藝，對預(yù)膜緩蝕劑進(jìn)行補(bǔ)充和修復(fù)，通過協(xié)同效應(yīng)可以起到更好的防腐效果。與此同時，每隔一個月再次對管線進(jìn)行預(yù)膜（又叫批處理）。

截至2012年4月底，普光氣田共使用預(yù)膜緩蝕劑100立方米以上，連續(xù)加注緩蝕劑約1300立方米。

2 腐蝕監(jiān)測

普光氣田站場采用腐蝕掛片（CC）、電阻探針（ER）、線形極化探針（LPR）、便攜式氫通量測量儀進(jìn)行腐蝕監(jiān)測，并設(shè)置水分析取樣點(diǎn)，定期進(jìn)行鐵離子分析，間接了解腐蝕情況。管線采用電指紋（FSM）系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，隨時掌握管道的腐蝕數(shù)據(jù)。除腐蝕掛片外的所有在線監(jiān)測方法測量的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳至站控室和中控室。使用Multi Trend數(shù)據(jù)管理軟件，將監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，并由監(jiān)測數(shù)據(jù)形成三維腐蝕痕跡位置圖，進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析處理，掌握腐蝕狀況和變化趨勢。

根據(jù)布點(diǎn)原則，普光氣田主體集氣站共設(shè)置了139個電阻探針監(jiān)測點(diǎn)，138個腐蝕掛片監(jiān)測點(diǎn)，17個線性極化探針監(jiān)測點(diǎn)，19個管道FSM監(jiān)測點(diǎn)。以上的布局方式，兼顧了液相和氣相，對于焊縫和溫度壓力劇烈變化部位監(jiān)控、緩蝕劑加注效果分析、閉塞區(qū)監(jiān)控、點(diǎn)蝕趨勢監(jiān)控都有兼顧。同一位置采用多種方式聯(lián)用，提高了監(jiān)測準(zhǔn)確性和及時性。

在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，集輸系統(tǒng)平均腐蝕速率處于較低水平，2011年平均腐蝕速率為0.059毫米/年，2012年平均腐蝕速率為0.040毫米/年，優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（0.076毫米/年），系統(tǒng)腐蝕失效風(fēng)險相對效小。

腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)存在的主要問題如下：一是腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)具有一定的離散特征，監(jiān)測數(shù)據(jù)受線路內(nèi)氣體流速、氣液環(huán)境、緩蝕劑分布、沉積硫等因素的影響；二是站內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)反映輸送介質(zhì)的平均腐蝕性能，難以反映站內(nèi)線路、設(shè)備的局部腐蝕情況；三是受酸氣沖擊振動，部分腐蝕掛片支架變形，部分電阻探針發(fā)生開裂和損傷，導(dǎo)致掛片和探針故障；線性極化探針僅適用于電解質(zhì)環(huán)境，且表面易被污染，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可用性差。

3 智能檢測

為了全面直觀了解集輸系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀，普光氣田引進(jìn)了智能檢測系統(tǒng)。智能檢測的主要目的是對輸送管道內(nèi)壁的腐蝕狀況進(jìn)行檢測，對管道缺陷及設(shè)施進(jìn)行準(zhǔn)確定位，及時了解管線變形及腐蝕情況，掌握管道的原始數(shù)據(jù)，并在投產(chǎn)后進(jìn)行周期性檢測對比，預(yù)測泄漏發(fā)生的可能性，為系統(tǒng)的及時維護(hù)與檢修提供科學(xué)依據(jù)。智能清管檢測的主要內(nèi)容是：管道清潔（用清管球?qū)艿肋M(jìn)行清潔和校量）、幾何變形檢測（變形傳感器檢測結(jié)構(gòu)的幾何變形）、漏磁金屬損失檢測（漏磁檢測管道內(nèi)壁的腐蝕情況）等。

普光氣田投產(chǎn)前（2009年5月～2010年1月）進(jìn)行了一次智能檢測，投產(chǎn)后（2010年10月～2011年6月）又進(jìn)行了幾次智能檢測，同時對智能檢測的部分缺陷點(diǎn)經(jīng)過了開挖驗(yàn)證。第一次檢測發(fā)現(xiàn)10個外部缺陷點(diǎn)，第二次檢測新增6個內(nèi)部腐蝕缺陷點(diǎn)（超過壁厚10%），第三次檢測新增4個內(nèi)部腐蝕缺陷點(diǎn)。集輸管道運(yùn)行三年多僅出現(xiàn)10個內(nèi)部腐蝕缺陷點(diǎn)，表明集輸系統(tǒng)綜合腐蝕控制措施十分有效。

4 陰極保護(hù)

針對普光氣田地處復(fù)雜山地，山高多雨的實(shí)際情況，集輸管道采用3層PE防腐層與陰極保護(hù)相結(jié)合的外防腐控制措施，并實(shí)現(xiàn)了陰極保護(hù)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。普光氣田集輸管道采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，共設(shè)6座陰極保護(hù)站。為提高陰極保護(hù)電位，配套安裝了部分鎂合金犧牲陽極地床。

普光氣田生產(chǎn)運(yùn)行初期，由于部分陰極保護(hù)絕緣裝置失效、漏電等原因，陰極保護(hù)電流大量流失，導(dǎo)致陰極保護(hù)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。2011年對陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，對絕緣裝置、恒電位儀、閥室接地系統(tǒng)等進(jìn)行了改造完善，在部分漏電嚴(yán)重的閥室，加裝鎂合金犧牲陽極地床。整改后的檢測分析表明，管道全線陰極保護(hù)電位完全達(dá)到-0.85 V的設(shè)計要求。

5 認(rèn)識與建議

（1）普光氣田自開發(fā)以來未發(fā)生硫化氫應(yīng)力開裂，在有效控制系統(tǒng)腐蝕的同時，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)零事故。因此，通過普光氣田獨(dú)具特色的緩蝕劑、腐蝕監(jiān)測、智能檢測、陰極保護(hù)綜合防腐技術(shù)，滿足了普光氣田集輸系統(tǒng)的防腐要求。

（2）站內(nèi)在線腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)為輸送介質(zhì)的平均腐蝕速率，不能全面反映管線和設(shè)備局部腐蝕情況，因此應(yīng)研究建立局部腐蝕預(yù)測手段。此外，緩蝕劑的預(yù)膜效果尚無有效的評價手段，需要研究建立緩蝕劑涂膜時效評價的技術(shù)手段。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.038

基金論文：國家科技重大專項(xiàng)“高含硫氣藏安全高效開發(fā)技術(shù)（二期）”（2011ZX05017）。