焦慧娟 王海濤(中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川 達州 635000)

高含硫氣田腐蝕特征及腐蝕控制技術

焦慧娟 王海濤(中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川 達州 635000)

目前，我國的硫氣藏在開發(fā)過程中面臨著一個比較嚴重的問題，那就是腐蝕問題，為什么會存在腐蝕問題呢？這是由于硫氣藏中不僅存在有大量氣田水，其還伴有高含量的H2S與CO2?；诖?，為從根本上解決這個疑難問題，此文將從氣田開發(fā)在材料選擇與評價、腐蝕檢測與監(jiān)測技術以及緩蝕劑防腐技術等幾方面上對高含硫氣田的腐蝕特點進行研討與分析。最后提出解決方案，以腐蝕控制技術的集成與優(yōu)化作為切入點，將腐蝕控制設計以及腐蝕監(jiān)測體系運用于高含硫氣田開發(fā)設計中去，對其實施數(shù)字化管理，對緩蝕劑效果進行跟蹤以及評價，從而達到抑制腐蝕產(chǎn)生以及蔓延的最終目的。

高含硫氣田腐蝕；腐蝕控制緩蝕劑；腐蝕監(jiān)測

1 淺析高含硫氣田腐蝕的主要特征

H2S與CO2是導致高含硫氣田的腐蝕的兩大主要因素，如今科研人員對這兩大因素的具體性質已了如指掌。H2S是一種具有腐蝕性、易燃易爆等特點的化學原料，其常使各類抗腐蝕材料的氫以及硫化物應力開裂，比如耐腐蝕合金該類材料。而CO2由于會與其他化合物進行化學反應，從而導致整個體系的酸化持續(xù)增強，致使腐蝕進一步惡化。由于H2S與CO2造成的腐蝕作用超級強，就算是使用最耐腐蝕的鎳基合金也不起不了多大作用，依然還是會出現(xiàn)嚴重的局部腐蝕現(xiàn)象，從而導致局部環(huán)境持續(xù)惡化。尤其是在耦合作用下使得H2S、CO2、硫元素以及CL-發(fā)生化學反應，會更一步使得腐蝕問題越復雜。有研究者表示：在特定情況下，CL-、硫元素的含量是H2S與CO2共存時，影響其發(fā)生腐蝕的主要原因。比如當發(fā)現(xiàn)腐蝕速率突然快速上升時，說明在氣田的產(chǎn)出水中CL-含量已發(fā)生變化，其含量已從無到有，上升至3%；若發(fā)現(xiàn)腐蝕速率上漲幅度發(fā)生波動，出現(xiàn)下降現(xiàn)象，表明水中CL-含量再次發(fā)生變化，其已從原來的3%上升至6%。由此可知，若能對水中CL-和硫元素的含量進行控制，那么對于研究腐蝕控制技術的進一步探索是非常重要的。

2 高含硫氣田腐蝕控制技術的發(fā)展與進程

2.1 腐蝕控制技術的材料選擇

目前，在對抗腐蝕材料的選擇上，是有多種多樣的材料可進行選擇的，如在井下通常使用到的抗腐蝕材料往往是低碳鋼、低碳Cr鋼、低合金鋼、13Cr不銹鋼以及雙相不銹鋼等這幾種油套管管材，但若是在極其惡劣的腐蝕環(huán)境中，這些上述的油套管管材是堅持不了多長時間的，因此在選擇抗腐蝕材料時，要根據(jù)腐蝕環(huán)境的惡劣程度來決定。比如H2S含量極高的腐蝕環(huán)境下，可以選用類似825、C276、G3鎳含量較高的耐蝕合金的油套管材質。再比如低碳鋼、低合金鋼也是高含硫天然氣地面集輸系統(tǒng)管線材質常采用的抗腐蝕材料，若腐蝕環(huán)境比較惡化，耐蝕金屬又是其另一選擇，雖然耐蝕金屬的抗腐蝕效果很好，但耐蝕合金制作成本費用太高，不適用于需要大量耐蝕合金投入的工程去。如今，最暢銷的抗腐蝕油套管管材不是耐蝕合金，而是雙金屬復合管，這是因為其價格比耐蝕合金管要便宜很多。

2.2 探索與研究緩蝕劑防腐技術

如今，隨著社會科技不斷改革與創(chuàng)新，緩蝕劑防腐技術研究不斷進步，從而誕生了各式各樣的油氣田腐蝕防護工藝技術，比如采用耐蝕材料、防腐蝕涂層、加注緩蝕劑以及陰極保護等。而在眾多的腐蝕控制方法當中，碳鋼＋緩蝕劑是最受歡迎，同時也是被大范圍推廣使用的腐蝕控制方法，這是由于相比其他同類的腐蝕控制方法，該方法具有投入資金相對較少、抗腐蝕效果相對較高的優(yōu)勢。而在針對高含硫氣田控制腐蝕方面，則需要進行開發(fā)能夠適應井下抗硫油防腐套管以及地面氣液混輸?shù)木徫g劑。

2.3 分析腐蝕監(jiān)測與檢測技術

高含硫氣田通常選取電感探針、線性極化探針、電化學噪聲、電阻探針以及電化學噪聲等多種技術對腐蝕進行監(jiān)控操作。每一個腐蝕監(jiān)控技術均存在有一定的差異性，比如各種腐蝕監(jiān)控技術之間也是存在著不同的工作原理。最近幾年來，新型的現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測技術越來越受到大眾的關注，其以獨特的優(yōu)勢受到人們的喜愛，比如氫探針、柔性超聲波以及全周向腐蝕監(jiān)測等這種新技術。

2.4 建立腐蝕數(shù)據(jù)庫，并使其進一步完善

為使腐蝕控制技術能夠進一步完善，就必須得制訂措施比較全面的綜合型防腐方案，其中就包含有這幾種措施，比如防腐蝕材料的選擇、使用緩蝕劑防腐、腐蝕具體情況的監(jiān)測與檢測、加強陰極保護等。相比我國的管道防腐綜合評價技術，在20世紀90年代，國際上管道防腐綜合評價技術早已全面完善，其技術水平已遙遙領先，比如美國的NACE與NBS建立密切的合作關系，他們共同創(chuàng)建了Corrosion Data Program，同時德國的Dechema也在同一時間建立了和他們相似的腐蝕數(shù)據(jù)庫。而最近幾年，中國石油西南油氣田公司也是剛剛對龍崗氣田的腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了數(shù)字化管理。腐蝕數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)一共有裝置運行基礎數(shù)據(jù)庫、模擬分析基礎數(shù)據(jù)庫、工程建設基礎數(shù)據(jù)庫三個組成結構，而工程建設基礎數(shù)據(jù)庫在這其中的作用是明確的腐蝕回路，并將工程建設基礎數(shù)據(jù)進行收集、整理以及錄入，同時也為腐蝕失效的分析研究提供重要的條件數(shù)據(jù)；裝置運行基礎數(shù)據(jù)庫進行的工作則是負責收集裝置以及管道在運行工作過程中所監(jiān)測到的工藝參數(shù)、腐蝕狀況等。

3 結語

高含硫氣田腐蝕控制技術是一項綜合性比較強的系統(tǒng)管理工程，其不單單是要從抗腐蝕材料的選擇、緩蝕劑研發(fā)以及具體應用進行著手，還要以腐蝕監(jiān)測技術的具體集成情況與優(yōu)化情況為出發(fā)點，制定成一個高度嚴謹、科學合理的高含硫氣田開發(fā)的全方位防腐方案，再通過進行數(shù)字化腐蝕數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設，從而實現(xiàn)腐蝕控制技術設計的完整性以及管理的完整性。全面引入腐蝕控制設計和腐蝕監(jiān)測體系，全面跟蹤與探尋、評價緩蝕劑效果，為管道全面綜合管理提供了重要技術依據(jù)，具有極高的應用價值。

[1]唐永帆,劉志德,殷名學.H2S和CO2共存條件下的腐蝕行為及防治技術研究[R].成都:中國石油西南油氣田公司,2016.

[2]鮮寧,姜放,榮明.連續(xù)油管在酸性環(huán)境下的腐蝕與防護及其研究進展[J].天然氣工業(yè),2014.