陳宏程，龍 云，楊 明

(1.中海石油中國有限公司 深圳分公司 深圳 518067;2.中海油能源發(fā)展股份有限公司上海環(huán)境工程技術(shù)分公司 上海200030.)

隨著國內(nèi)對原油需求量與日俱增，海上油氣田的開采越來越受重視。南海東部某油田，目前日產(chǎn)原油3 萬多桶。截止到2013 年年底，某油田由三個平臺和一個FPSO(浮式儲油卸油裝置)組成。各個平臺所產(chǎn)原油，通過海底管道輸送到FPSO 上，然后通過FPSO 上的工藝設(shè)備處理合格后外輸。海底管道是海上油氣田生產(chǎn)的主要設(shè)施，其安全運行一直得到作業(yè)者的高度關(guān)注。但隨著油田產(chǎn)液量、含水率的上升，腐蝕介質(zhì)含量的增加，海底管道面臨著越來越大的腐蝕風(fēng)險。

緩蝕劑因其具有經(jīng)濟、高效的優(yōu)點，添加緩蝕劑是海底管道最有效的防腐措施。針對緩蝕劑的技術(shù)特點，采用常用的室內(nèi)評價方法，評價了流速對緩蝕效率的影響。與此同時，在海底管道的出口安裝了電感探針監(jiān)測系統(tǒng)［1］，對緩蝕劑現(xiàn)場應(yīng)用的效果進行評價。

1 實驗方法

1.1 工況環(huán)境

此次評價的待選型緩蝕劑，使用在平臺至FPSO 的海底管道中。

海管的工況環(huán)境:海管壓力0.38 MPa，溫度70 ℃。輸液量為每天8 000 m3左右，水的質(zhì)量分數(shù)為30%，二氧化碳體積分數(shù)為15%。

1.2 室內(nèi)試驗

在室內(nèi)試驗中，采用高溫高壓釜模擬油田的現(xiàn)場工況，評價流速對海底管道腐蝕的影響，計算平均腐蝕速率。通過對現(xiàn)場工況資料的收集，確定試驗條件，詳見表1。

表1 模擬試驗條件

失質(zhì)量法是評價腐蝕的一個重要方法，本試驗中具體的平均腐蝕速率計算如下:

式中:g——試樣的失重，g;

γ——材料的密度，g/cm3;

t——實驗時間，d;

S——試樣面積，mm2;

V——平均腐蝕速率，mm/a。

緩蝕效率:I(%)=100 ×(R0-R1)/R0

式中:I 為緩蝕效率，mm/a;R0為未加緩蝕劑時的腐蝕速率，mm/a;R1為添加緩蝕劑后的腐蝕速率，mm/a。

1.3 結(jié)果與討論

模擬試驗結(jié)果見表2。從表2 結(jié)果表明，隨著流速的增加，掛片的腐蝕速率顯著的增加，屬于極嚴重的均勻腐蝕。當(dāng)添加60 μg/g 緩蝕劑后，掛片的腐蝕速率得到了有效控制。流體流速對腐蝕速率的影響體現(xiàn)到兩個方面:一是流速提高，離子傳質(zhì)較快，H2CO3和H+等去極化劑更快的擴散到鋼的表面，使陰極反應(yīng)增強，擴散控制消散。同時金屬表面的Fe2+迅速的離開，增強陽極反應(yīng)。二是流體流動情況下，流體對鋼表面產(chǎn)生剪切力，剪切力阻礙腐蝕產(chǎn)物膜的形成或破壞已經(jīng)形成的腐蝕產(chǎn)物膜，增加腐蝕速率，并可能產(chǎn)生局部腐蝕。

表2 模擬試驗結(jié)果

從室內(nèi)試驗結(jié)果可知，添加6 μg/g 緩蝕劑可以顯著的降低腐蝕速率。但流速超過2 m/s 時，緩蝕效率降低，腐蝕速率增加。所以，為了保護海底管道，除了往管道中添加緩蝕劑，應(yīng)對海管的輸液量進行控制，對其流體流速控制在2 m/s 之內(nèi)。

2 油田現(xiàn)場應(yīng)用評價

2.1 緩蝕劑現(xiàn)場加注

平臺通過化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)，向海底管道中注入緩蝕劑。緩蝕劑加注系統(tǒng)包括:化學(xué)藥劑儲罐、計量裝置、藥劑泵、單向閥、安全閥等設(shè)備，且設(shè)備的材質(zhì)不應(yīng)與藥劑發(fā)生不良反應(yīng)。緩蝕劑注入方式，見圖1。

圖1 緩蝕劑注入方式示意

緩蝕劑日加注量計算:日加注量=日輸送液量×水質(zhì)量分數(shù)×緩蝕劑質(zhì)量分數(shù)=144 L/d。

2.2 緩蝕劑現(xiàn)場評估

為了對緩蝕劑的現(xiàn)場應(yīng)用效果進行評估，在海底管道的出口安裝了電感探針系統(tǒng)，現(xiàn)場安裝見圖2。

圖2 Microcor 電感探針現(xiàn)場安裝示意

Microcor 技術(shù)是以測量金屬損失為基礎(chǔ)的，是將測試線圈外表面的或合金敏感元件處于特定的相對位置，并給線圈施加一個恒定的交變電流，使得線圈電感對金屬元件的厚度變化非常敏感，從而能測量出由腐蝕引起的目標樣厚度發(fā)生的極微小的變化，大大提高檢測的靈敏度。它的優(yōu)點為靈敏度高，響應(yīng)時間短，響應(yīng)0.254 mm/a 的腐蝕速率只需要0.1 h。Microcor 是由Microcor 變送器、Microcor數(shù)字記錄器、Microcor 電感探頭和變送器電纜組成，最后用數(shù)據(jù)下載器(Checkmate DL)下載數(shù)據(jù)，傳送到計算機上后通過專業(yè)軟件進行處理分析。

圖3 為Microcor 電感探針在2013 年9 月～2013 年12 月的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。Microcor 系統(tǒng)數(shù)據(jù)從2013 年9 月29 日至2013 年12 月15 日。本季度系統(tǒng)工作正常，系統(tǒng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)兩次次波動影響，其余時間段內(nèi)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，電感探針平均腐蝕速率小于0.025 mm/a，與歷史數(shù)據(jù)較為吻合。經(jīng)過查看生產(chǎn)日報，避臺作業(yè)是造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)波動原因，腐蝕速率以穩(wěn)定區(qū)域數(shù)值為準。(注:避臺時平臺會停產(chǎn)，停注緩蝕劑，往海管注海水和批量處理劑，防止原油凝固在海底管道中。)

圖3 Microcor 在線腐蝕檢測數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

(1)室內(nèi)試驗結(jié)果表明，待選緩蝕劑在模擬工況的試驗條件下，緩蝕效率能達到89%，可以有效的減小腐蝕速率。但流速對緩蝕性能有重要的影響，當(dāng)流速超過2 m/s 時，緩蝕效率明顯的下降。

(2)截止到2013 年年底，海底管道輸液量為每天8 000 m3，換算成流速為1.26 m/s。緩蝕劑現(xiàn)場的加注量為60 μg/g。從海管出口電感探針監(jiān)測數(shù)據(jù)，海管的腐蝕得到有效控制，腐蝕速率控制在0.025 mm/a 之內(nèi)。

(3)因緩蝕劑還具有極強的選擇性特點，即使同一個油田，但隨著油田工況環(huán)境的變化，也可能發(fā)生緩蝕效率降低的現(xiàn)象。所以，每年要對緩蝕劑進行優(yōu)化，防止緩蝕效率下降現(xiàn)象的發(fā)生。

［1］張煒強，秦立高，李飛.腐蝕監(jiān)測/檢測技術(shù)［J］.腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)，2009，21(5):477-479.