于生 謝偉 王世剛 程振華 (吉林油田公司勘察設(shè)計(jì)院)
(收稿日期 2011-01-14)
含CO2天然氣管線在線腐蝕檢測(cè)分析系統(tǒng)
于生 謝偉 王世剛 程振華 (吉林油田公司勘察設(shè)計(jì)院)
為了解決長(zhǎng)嶺氣田含CO2天然氣開發(fā)過程中地面集輸系統(tǒng)CO2腐蝕防護(hù)問題,采用腐蝕掛片法和電阻探針法對(duì)天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了在線檢測(cè)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行腐蝕評(píng)價(jià)分析,結(jié)果反映管線內(nèi)腐蝕程度均屬低度腐蝕。長(zhǎng)嶺氣田建立了腐蝕與防護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了腐蝕危害統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)智能化,提升了油田防腐維護(hù)管理水平。
長(zhǎng)嶺氣田 天然氣管線 高壓高含CO2腐蝕檢測(cè) 數(shù)據(jù)庫(kù)
從試采情況看,長(zhǎng)深1、長(zhǎng)深1-2天然氣CO2含量25%~32%,壓力32 MPa,長(zhǎng)嶺氣田屬典型的高壓高CO2氣田。高含CO2給氣田的開發(fā)帶來了很大的麻煩,CO2腐蝕將給設(shè)施造成嚴(yán)重的危害,因此CO2腐蝕防護(hù)成為長(zhǎng)嶺氣田試采配套地面集輸與外輸系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。腐蝕檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外油氣田防腐工作不可缺少的手段[1-3]。
腐蝕檢測(cè)的方法很多,分為直接測(cè)試腐蝕速率方法和間接判斷腐蝕傾向方法。
直接測(cè)試腐蝕速率的方法有:腐蝕掛片法、腐蝕電阻探針法、線性極化電阻法、超聲波探傷測(cè)厚法、Microcor測(cè)量電感阻抗法、開挖檢查法、地面檢查法等。
間接判斷腐蝕傾向的方法有:pH值測(cè)試法、細(xì)菌含量測(cè)試法、總鐵含量檢測(cè)法、測(cè)定水中溶解性氣體法、測(cè)定天然氣中CO2分壓法、軟件預(yù)測(cè)法、電子顯微鏡與X射線衍射法、天然氣露點(diǎn)法、電偶/電位測(cè)量法、氫滲透等。
腐蝕檢測(cè)的主要功能包括:
◇可以使生產(chǎn)裝置處于監(jiān)控狀態(tài);
◇可以優(yōu)化防腐工藝、減緩腐蝕、延長(zhǎng)設(shè)備檢修期;
◇可以減少事故和非計(jì)劃停車等;
◇加速油氣田防腐管理工作的提升。
通過室內(nèi)評(píng)價(jià)研究,無論是在液相環(huán)境,還是氣相環(huán)境,CO2對(duì)材質(zhì)的腐蝕形貌主要表現(xiàn)為均勻腐蝕,表面點(diǎn)蝕和局部腐蝕非常微小(溫度小于60℃時(shí))。
針對(duì)長(zhǎng)嶺氣田高壓高CO2特點(diǎn),經(jīng)過對(duì)比篩選,采用最常用、最有效的腐蝕掛片法和電阻探針法。因?yàn)樗鼈兌寄軡M足:
◇可以檢測(cè)均勻腐蝕;
◇可以在高壓的環(huán)境下工作,工作壓力最多達(dá)到40 MPa;
◇可以在線使用。
2.1 腐蝕掛片法
腐蝕掛片直觀地反映管道內(nèi)氣體介質(zhì)所造成的腐蝕形貌和計(jì)算腐蝕速率[4],是油田腐蝕檢測(cè)中使用最廣泛,也是最直接、有效的方法。用電子顯微鏡測(cè)量坑的深度并計(jì)算點(diǎn)蝕速率,觀察點(diǎn)蝕的形狀還能判斷腐蝕的類型。另外,分析上面附著的垢樣可以知道結(jié)垢的類型,并采取相應(yīng)阻垢措施。腐蝕掛片經(jīng)過處理后,從失重可以計(jì)算出其放置期內(nèi)的平均腐蝕速率。
2.2 電阻探針法
電阻探針法的原理是歐姆定律,具有靈敏、快速、連續(xù)、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn),可實(shí)時(shí)測(cè)量管道內(nèi)氣體介質(zhì)腐蝕速率。通過定期對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的下載,應(yīng)用相關(guān)軟件對(duì)腐蝕速率進(jìn)行分析,來完成對(duì)系統(tǒng)腐蝕速率的測(cè)定;同時(shí)比較不同階段腐蝕速率的變化,對(duì)比不同緩蝕劑的緩蝕效果。電阻探針的形式有T、S、W型。該套裝置包括電阻探針、AccessFitting、Remote Data Collector、Data Logging和相關(guān)軟件。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)要求,結(jié)合長(zhǎng)嶺1#集氣站及天然氣外輸管網(wǎng)系統(tǒng)的總體布局情況,共布置7個(gè)腐蝕檢測(cè)點(diǎn),其中掛片檢測(cè)點(diǎn)3個(gè),探針檢測(cè)點(diǎn)4個(gè),包括長(zhǎng)嶺1#集氣站2個(gè)(探針、掛片各1個(gè)),前大氣站2個(gè)(探針、掛片各1個(gè)),甲醇廠氣站2個(gè)(探針、掛片各1個(gè)),二廠氣站1個(gè)(探針)。腐蝕檢測(cè)相關(guān)設(shè)備見圖1。
圖1 腐蝕檢測(cè)相關(guān)設(shè)備
外輸管網(wǎng)系統(tǒng)中前大、甲醇廠、二廠分輸站已開始輸氣,已具備腐蝕檢測(cè)的條件。
在前大分輸站安裝1個(gè)掛片,在甲醇廠分輸站安裝1個(gè)掛片和一個(gè)探針,在二廠分輸站安裝1個(gè)探針。
對(duì)前大、甲醇廠分輸站取出的腐蝕掛片進(jìn)行了處理,同時(shí)也對(duì)甲醇廠、二廠分輸站的電阻探針進(jìn)行了數(shù)據(jù)下載,并利用電阻探針配套軟件作了分析?,F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。
表1 檢測(cè)點(diǎn)流體參數(shù)與腐蝕速率
從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得出的數(shù)據(jù)表明,前大—甲醇廠—二廠管線內(nèi)腐蝕程度均屬低度腐蝕,說明該系統(tǒng)目前運(yùn)行安全。
酸性油氣田投產(chǎn)以后,隨著防腐工作的不斷深入和開展,將會(huì)產(chǎn)生大量的腐蝕信息圖片、數(shù)據(jù)和資料,利用計(jì)算機(jī)程序來評(píng)價(jià)處理這些錯(cuò)綜復(fù)雜的腐蝕數(shù)據(jù)和資料將事半功倍。建立腐蝕與防護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)腐蝕危害統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)智能化[5],這將逐漸成為各油氣田防腐研究工作的重要手段和趨勢(shì)。
針對(duì)長(zhǎng)嶺1#集氣站及天然氣外輸管網(wǎng)系統(tǒng)的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù),主要實(shí)現(xiàn)如下功能:
◇局域網(wǎng)內(nèi)不同級(jí)別的用戶查詢;
◇不同階段油氣水變化數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)比較;
◇不同階段腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)比較;
◇部分外腐蝕數(shù)據(jù)的歸納和總結(jié);
◇能夠統(tǒng)計(jì)緩蝕劑加注的動(dòng)態(tài)曲線;
◇對(duì)一些重要的內(nèi)容能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接;
◇對(duì)重要的腐蝕檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行查詢、打印并形成報(bào)表。
腐蝕數(shù)據(jù)錄入與查詢主要包括三個(gè)方面:
(1)腐蝕檢測(cè)信息錄入與查詢。單擊“腐蝕檢測(cè)信息”,界面右邊會(huì)出現(xiàn)一個(gè)流程圖,在流程圖中用戶可在任意位置添加檢測(cè)點(diǎn),利用這些檢測(cè)點(diǎn)用戶可錄入、查看信息(圖2)。在流程圖上,用戶右鍵點(diǎn)擊檢測(cè)點(diǎn),能填寫該點(diǎn)所在管道的信息,點(diǎn)擊任意一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)后能進(jìn)入該檢測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)信息界面,其中包括流程信息、腐蝕掛片法、電阻探針法、線性極化電阻法、超聲波測(cè)厚法、腐蝕傾向判斷。
圖2 腐蝕檢測(cè)信息錄入與查詢界面
(2)腐蝕掛片數(shù)據(jù)錄入與查詢。用戶需要錄入掛片減重、掛片面積、時(shí)間等數(shù)據(jù)后,系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算出該點(diǎn)的平均腐蝕速率,同時(shí)用戶可將該點(diǎn)的圖片錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中,系統(tǒng)還能通過折線圖的方式顯示腐蝕速率。
(3)電阻探針檢測(cè)數(shù)據(jù)錄入與查詢。用戶需要錄入探針類型、采樣間隔等數(shù)據(jù),同時(shí)用戶可將該點(diǎn)的圖片錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中,系統(tǒng)還能通過折線圖的方式顯示腐蝕速率。
數(shù)據(jù)庫(kù)的預(yù)警功能主要體現(xiàn)在,程序語(yǔ)言可以自動(dòng)將錄入的腐蝕速率信息跟控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比,在一定差值范圍內(nèi)用不同顏色進(jìn)行表示,以便及時(shí)提醒用戶腐蝕的危險(xiǎn)程度。
(1)通過CO2腐蝕檢測(cè),評(píng)價(jià)了管線內(nèi)腐蝕程度,分析了腐蝕變化規(guī)律,對(duì)管道進(jìn)行了腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估和預(yù)警,減少腐蝕危害,預(yù)防事故發(fā)生,有效指導(dǎo)長(zhǎng)嶺氣田含CO2天然氣地面集輸系統(tǒng)CO2防護(hù)工作。
(2)建立腐蝕與防護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),提升油田防腐工作的管理水平,節(jié)約了生產(chǎn)成本,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
(3)在線腐蝕檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用前景非常廣泛,將在吉林油田長(zhǎng)嶺氣田、黑59和黑79 CO2驅(qū)油地面集輸處理系統(tǒng)進(jìn)一步推廣應(yīng)用,為油田產(chǎn)能建設(shè)做出貢獻(xiàn)。
[1]張學(xué)元,邸超,雷良才.二氧化碳腐蝕與控制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.
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(收稿日期 2011-01-14)
10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.020
于生,1987年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院,高級(jí)工程師,現(xiàn)任吉林油田勘察設(shè)計(jì)院采氣所所長(zhǎng),E-mail:chevy3@163.com,地址:吉林省松原市寧江區(qū)沿江西路166號(hào)勘察設(shè)計(jì)院采氣所,138000。