劉進(jìn)博 趙志衛(wèi) 王慶 張哲 姬康(新疆油田公司呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)作業(yè)區(qū),新疆 克拉瑪依 834000)

設(shè)備運(yùn)維

地下儲(chǔ)氣庫(kù)輸氣管線腐蝕影響因素分析及防范措施

劉進(jìn)博 趙志衛(wèi) 王慶 張哲 姬康(新疆油田公司呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)作業(yè)區(qū),新疆 克拉瑪依 834000)

地下儲(chǔ)氣庫(kù)具有季節(jié)調(diào)峰和戰(zhàn)略儲(chǔ)備作用，受CO2分壓和地層水的影響，輸氣管線易受腐蝕作用。本文通過(guò)對(duì)腐蝕環(huán)境分析，確定管線腐蝕影響因素以游離水、CO2分壓為主。對(duì)此，儲(chǔ)氣庫(kù)采取“內(nèi)防腐+外防腐+陰極保護(hù)”的組合式防腐措施，保證氣庫(kù)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

輸氣管線;CO2分壓;防腐措施

在天然氣的消費(fèi)中，地下儲(chǔ)氣庫(kù)發(fā)揮著季節(jié)調(diào)峰，應(yīng)急供氣等重要功能。較高的運(yùn)行溫度、壓力，CO2分壓，Cl-離子，都會(huì)造成埋地金屬管線的腐蝕。金屬腐蝕造成集輸管線爆破，天然氣處理裝置失效，加劇設(shè)備結(jié)構(gòu)損壞等，破壞氣庫(kù)平穩(wěn)供氣，影響下游用戶的生產(chǎn)和生活。

通過(guò)對(duì)氣庫(kù)工作環(huán)境進(jìn)行腐蝕因素評(píng)價(jià)、分析工況條件下埋地金屬管線腐蝕的影響程度，制定相對(duì)應(yīng)的防腐措施和技術(shù)手段，以保障儲(chǔ)氣庫(kù)安全生產(chǎn)。

1 腐蝕因素分析

1.1 游離水影響

對(duì)產(chǎn)出水進(jìn)行水質(zhì)分析，屬CaCl2水型，化驗(yàn)結(jié)果如下：

表2.1 水組分分析結(jié)果

當(dāng)金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，由于金屬表面的不均勻性如金屬種類、組織、結(jié)晶方向、內(nèi)應(yīng)力、表面光潔度等的差別，或者由于與金屬表面不同部位接觸的電解液種類、濃度、溫度、流速等的差別，從而在金屬表面出現(xiàn)陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)。金屬電化學(xué)腐蝕就是通過(guò)陽(yáng)極和陰極反應(yīng)過(guò)程而進(jìn)行的[1]。

1.2 CO2分壓影響

CO2是非含硫氣田主要的腐蝕介質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，干燥的CO2對(duì)管材是不發(fā)生腐蝕的，當(dāng)有游離水環(huán)境存在時(shí)，CO2溶于水產(chǎn)生酸性環(huán)境[2]：

碳酸使水的pH值下降，對(duì)鋼材發(fā)生氫去極化腐蝕：

隨著CO2分壓的增加，腐蝕加劇。在注采氣階段CO2含量范圍在0.482%～1.89%。儲(chǔ)氣庫(kù)CO2分壓最大為0.64MPa，根據(jù)美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)頒布的CO2分壓腐蝕標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，儲(chǔ)氣庫(kù)輸氣管線受CO2分壓影響較大，至少為中等腐蝕。

1.3 其他因素

(1)土壤腐蝕。土壤腐蝕一般針對(duì)管道外層進(jìn)行，由于土壤中存在著復(fù)雜而又不均勻的腐蝕介質(zhì)，金屬管道在土壤中腐蝕主要為自然腐蝕和電腐蝕。影響土壤腐蝕因素包括：含水量、電阻率、pH值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)等[3]。

(2)溫度影響。溫度對(duì)管材腐蝕影響主要包括[4]：影響產(chǎn)生酸性環(huán)境的物質(zhì)(CO2)在集輸管線中的溶解度。溫度的升高會(huì)加快分子運(yùn)動(dòng)，加劇其他化學(xué)反應(yīng)速度，加速腐蝕進(jìn)度。一般來(lái)說(shuō)常規(guī)緩蝕劑、內(nèi)涂層、內(nèi)襯的適用溫度在80℃左右；溫度不同，腐蝕產(chǎn)物的成膜機(jī)制不同。

2 防腐措施

2.1 內(nèi)防腐措施

目前，國(guó)內(nèi)外油氣集輸管道內(nèi)防腐措施主要以添加緩蝕劑、涂料、電鍍、復(fù)合管防腐應(yīng)用較為廣泛。氣庫(kù)單井注采管道為外層L415QB無(wú)縫鋼管+材質(zhì)為316L不銹鋼的內(nèi)襯管。不銹鋼具有較高的耐蝕能力，特別是對(duì)硫酸、硝酸和有機(jī)酸的耐蝕性。同時(shí)不銹鋼中含有的Mo能減少氯化物的坑蝕。

2.2 外防腐措施

儲(chǔ)氣庫(kù)埋地管線外防腐層結(jié)構(gòu)為3PE防腐層，底層為環(huán)氧粉末涂層，中間層為膠粘劑層，外層為抗壓聚乙烯層。外防腐層總厚度約為3mm，每年會(huì)對(duì)埋地管線進(jìn)行一次檢測(cè)。主要檢測(cè)內(nèi)容包括單井管線踏勘及定位；單井管線PCM檢測(cè)及數(shù)據(jù)采集；單井管線JL-2漏電點(diǎn)檢測(cè)；單井管線土壤電阻率測(cè)試，土壤電阻測(cè)試；單井管線壁厚測(cè)試。通過(guò)對(duì)管線檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)管線有不同程度破損，及時(shí)進(jìn)行了管線修復(fù)[5]。

2.3 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)主要方式包括犧牲陽(yáng)極和強(qiáng)制電流。強(qiáng)制電流具有輸出電流連續(xù)可調(diào)，保護(hù)范圍大；不受環(huán)境電阻率限制；工程越大越經(jīng)濟(jì)，保護(hù)裝置壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。由于單井分布廣，管線距離長(zhǎng)等因素決定儲(chǔ)氣庫(kù)采用強(qiáng)制電流的陰極保護(hù)方式。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)的安裝主要包括陽(yáng)極地床的安裝、參比電極、電纜敷設(shè)和恒電位儀的安裝調(diào)試。通其工作原理是通過(guò)輔助陽(yáng)極把保護(hù)電流送入土壤，經(jīng)土壤流入被保護(hù)的管道，使管道表面進(jìn)行陰極極化(防止電化學(xué)腐蝕)，電流再油管道流入電源負(fù)極形成一個(gè)回路，這個(gè)回路形成了一個(gè)電解池，管道為負(fù)極處于還原環(huán)境中，防止腐蝕。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)地下儲(chǔ)氣庫(kù)埋地管線腐蝕影響因素主要包括游離水、CO2分壓、溫度等。(2)儲(chǔ)氣庫(kù)采用“不銹鋼雙金屬?gòu)?fù)合管+3PE防腐層+強(qiáng)制電流”的的組合式防腐措施對(duì)輸氣管線實(shí)施保護(hù)。(3)每年進(jìn)行一次管道檢測(cè)，修補(bǔ)防腐層破損點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)管道完整性。

[1]丁國(guó)生，李春，王皆明等.中國(guó)地下儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展方向[J].天然氣工業(yè)，2015,35(11)：107-112.

[2]林存瑛.天然氣礦場(chǎng)集輸[M].石油工業(yè)出版社,1997:220-249.

[3]馮鵬，王俊，侯曉犇.儲(chǔ)氣庫(kù)用注采管匯腐蝕因素分析[J].腐蝕研究，2013,27(4)：47-50.

[4]卜明哲，陳龍，劉歡等.高含CO2儲(chǔ)氣庫(kù)集輸管道腐蝕防護(hù)研究[J].當(dāng)代化工，2014,43(2)：230-231.

[5]高文玲.管道腐蝕檢測(cè)及強(qiáng)度評(píng)價(jià)研究[D].西安:西安石油大學(xué),2011:21-24.

劉進(jìn)博(1987- )，男，碩士,主要從事儲(chǔ)氣庫(kù)工藝管理的研究工作。