仵海龍，裴廷剛，許 勇，徐東曉，李曉容，李軍峰

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

濕氣管道內(nèi)腐蝕直接評(píng)估法在靖邊氣田的應(yīng)用

仵海龍，裴廷剛，許 勇，徐東曉，李曉容，李軍峰

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

靖邊氣田屬于中含CO2，低含硫氣藏。采出天然氣中含有CO2，H2S和高礦化度水等腐蝕性介質(zhì)，會(huì)對(duì)管線內(nèi)部產(chǎn)生一定的腐蝕，隨著投運(yùn)年限的不斷增加，腐蝕程度也隨之加劇。本文主要闡述了WG-ICDA（濕氣管線內(nèi)腐蝕直接評(píng)估方法）在靖邊氣田天然氣管線上的應(yīng)用效果，并通過管線取樣檢測(cè)方式對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確性驗(yàn)證，明確了WGICDA在靖邊氣田采氣管線全線內(nèi)腐蝕檢測(cè)中的適用性。

靖邊氣田；采氣管線；內(nèi)腐蝕；WG-ICDA

靖邊氣田采氣管線屬于輸送濕氣類天然氣管線，由于輸送的天然氣中含有 CO2，H2S和水等腐蝕性介質(zhì)，會(huì)對(duì)管線內(nèi)部產(chǎn)生一定的腐蝕。由于采氣管線的特殊機(jī)械和幾何結(jié)構(gòu)，大部分的檢測(cè)技術(shù)很難進(jìn)行全線檢驗(yàn)，因此，需要開展靖邊氣田采氣管線內(nèi)腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)研究。篩選適用于靖邊氣田采氣管線的內(nèi)腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，了解采氣管線內(nèi)壁腐蝕現(xiàn)狀，掌握管線的服役狀態(tài)。

1 管線全線內(nèi)腐蝕直接檢測(cè)評(píng)估方法

通常管線內(nèi)壁發(fā)生腐蝕后，主要表現(xiàn)形式為管壁減薄、蝕損斑、腐蝕點(diǎn)坑、應(yīng)力腐蝕裂紋等。管線內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)管壁的變化情況進(jìn)行測(cè)量和分析，得出被腐蝕管線的相關(guān)數(shù)據(jù)。由于輸氣管線的特殊幾何結(jié)構(gòu)和機(jī)械條件，絕大部分的內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)或評(píng)估方法很難應(yīng)用于全線進(jìn)行檢測(cè)。目前，國內(nèi)外普遍應(yīng)用漏磁內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)[1]和管線內(nèi)腐蝕直接評(píng)估方法（ICDA）[2]對(duì)輸氣管線進(jìn)行全線內(nèi)腐蝕評(píng)價(jià)。

1.1 漏磁檢測(cè)

利用鐵磁性材料的高磁導(dǎo)率特性，通過測(cè)量鐵磁性材料中由于缺陷所引起的磁導(dǎo)率變化來檢測(cè)缺陷。檢測(cè)時(shí)需要檢測(cè)目標(biāo)安裝有清管裝置。

1.2 WG-ICDA評(píng)價(jià)

WG-ICDA評(píng)價(jià)法是在管線在線檢測(cè)技術(shù)（如漏磁檢測(cè)）不適用的情況下，通過將管線內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行腐蝕機(jī)理分析，并對(duì)介質(zhì)流態(tài)進(jìn)行模擬，結(jié)合臨界傾角的分布情況，確定管線最可能發(fā)生腐蝕的位置（內(nèi)腐蝕敏感段），再利用相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)（如超聲導(dǎo)波檢測(cè)、射線檢測(cè)等）對(duì)腐蝕敏感段進(jìn)行直接檢測(cè)評(píng)價(jià)，進(jìn)而判斷管線的完整性。

靖邊氣田采氣管線無清管裝置，因此使用WGICDA對(duì)采氣管線進(jìn)行內(nèi)腐蝕直接評(píng)估。

2 WG-ICDA簡介

評(píng)估過程一般包括四個(gè)步驟：（1）預(yù)評(píng)價(jià)；（2）間接檢測(cè)；（3）直接檢測(cè)；（4）后評(píng)價(jià)。

WG-ICDA進(jìn)行指導(dǎo)的前提：（1）含濕氣（氣液比[GLR]>5 000）；（2）不在干氣內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)范疇內(nèi)；（3）所需資料齊全或者欠缺資料可通過計(jì)算、推導(dǎo)獲得。

3 靖邊氣田采氣管線內(nèi)腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)研究

根據(jù)氣井運(yùn)行年限、酸氣含量、產(chǎn)水量、礦化度等工況條件，選擇5口氣井采氣管線開展內(nèi)外腐蝕直接檢測(cè)評(píng)價(jià)（見表1）。

表1 管線基本情況表

3.1 預(yù)評(píng)價(jià)

5條管線資料符合開展WG-ICDA評(píng)價(jià)要求。

3.2 WG-ICDA間接評(píng)價(jià)

3.2.1 區(qū)間劃分 5條采氣管線沿線無加熱、加壓設(shè)備和化學(xué)物注入點(diǎn)，也無支線進(jìn)出氣點(diǎn)，因而每條管線劃分為一個(gè)區(qū)間。

3.2.2 多相流模擬分析 5條采氣管線的流態(tài)主要分為環(huán)狀流、分層流、段塞流（見表2）。

表2 管線流態(tài)模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2.3 持液率計(jì)算 濕天然氣管道中的持液率是反映管道腐蝕趨勢(shì)的重要參數(shù)[3]。經(jīng)計(jì)算，5條采氣管線沿線均含有不同的持液率，全線均有可能受到游離水造成腐蝕（見表3）。

表3 管線持液率模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2.4 臨界積液分析 臨界積液分析即通過計(jì)算管線的各個(gè)管段的傾角，與該管線臨界傾角進(jìn)行比較，得出各管段的臨界積液情況。5條采氣管線沿線沒有進(jìn)出氣點(diǎn)，因此全線臨界傾角是唯一的（見表4）。

計(jì)算公式如下：

式中：ρg-氣體密度；ρl-液體密度；Vg-最大流速；g-重力常數(shù)；ID-管線內(nèi)徑。其中ρg、Vg均需通過SP0110-2010《管線濕氣內(nèi)腐蝕直接評(píng)估方法》中專業(yè)計(jì)算公式獲得。

表4 管線全線臨界傾角計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2.5 腐蝕速率建模 根據(jù)5條管線內(nèi)壁的腐蝕機(jī)理，建立腐蝕速率預(yù)測(cè)模型，對(duì)5條采氣管線的腐蝕速率及腐蝕程度進(jìn)行預(yù)測(cè)，并確定了腐蝕敏感段（見表5）。

表5 管線腐蝕速率及腐蝕程度預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)表

3.3 直接檢測(cè)

5條采氣管線檢測(cè)結(jié)果（見表6）。檢測(cè)結(jié)果表明：1#、2#、5#3條采氣管線最大腐蝕速率屬于輕度腐蝕[5]。3#管線屬于中度腐蝕，4#管線最大腐蝕速率較重腐蝕。

3.4 WG-ICDA后評(píng)價(jià)

3.4.1 檢測(cè)有效性 通過對(duì)比間接檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果與直接檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果，核對(duì)5條采氣管線的WG-ICDA直接評(píng)價(jià)的有效性。5條采氣管線檢測(cè)有效性對(duì)比結(jié)果（見表7）。

1#、2#、3#、4#4條采氣管線腐蝕速率預(yù)測(cè)結(jié)果吻合率在80%～90%，準(zhǔn)確性較高。4#管線符合率為65%，分析原因可能是水氣比為1 000，低于評(píng)價(jià)條件水氣比大

表6 管線WG-ICDA直接檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表7 管線內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)精確度對(duì)比

表8 陜49井等5條采氣管線剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)缺陷信息統(tǒng)計(jì)表

表9 陜49、G6-9兩條管線取樣檢測(cè)結(jié)果與WG-ICDA檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

圖1 1#管線樣品

圖2 3#管線樣品

于5 000的前提條件，從而影響了腐蝕速率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

3.4.2 缺陷剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià) 根據(jù)ASME B31G-2009，5條采氣管線的剩余強(qiáng)度均≥25 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前的工作壓力，管線服役狀態(tài)良好（見表8）。

4 取樣驗(yàn)證

分別對(duì)1#、3#兩條WG-ICDA直接檢測(cè)評(píng)價(jià)過程中發(fā)現(xiàn)的中度腐蝕的敏感段進(jìn)行取樣檢測(cè)（見表9、圖1、圖2）。

對(duì)比結(jié)果表明，WG-ICDA具有較高的準(zhǔn)確性。

5 取得的認(rèn)識(shí)

（1）靖邊氣田采氣管線設(shè)計(jì)、運(yùn)行資料管理制度優(yōu)良，資料齊全，采氣管線符合開展WG-ICDA評(píng)價(jià)條件。

（2）對(duì)于符合氣水比條件的單井管線，WG-ICDA評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確率較高，適用于靖邊氣田采氣管線進(jìn)行內(nèi)腐蝕檢測(cè)作業(yè)。

（3）5條采氣管線內(nèi)腐蝕程度輕微，管道的剩余強(qiáng)度均≥25 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前的工作壓力，服役狀態(tài)良好。

［1］ 朱娜.漏磁檢測(cè)技術(shù)在天然氣管線缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用［J］.天然氣技術(shù)，2008，（5）：42-45.

［2］ 張鵬，等.濕氣管線的內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)原理［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2007，（10）：15-19.

［3］ 張友波，等.濕天然氣管路持液率計(jì)算方法研究［J］.新疆石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，16（4）：46-49.

TE988.2

A

1673-5285（2017）05-0081-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.05.019

2017－04-11

仵海龍（1985-），工程師，畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，現(xiàn)從事天然氣生產(chǎn)及管理工作，郵箱：whl6_cq@petrochina.com.cn。