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)

(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(kāi)發(fā)過(guò)程中地面集輸系統(tǒng)CO2腐蝕防護(hù)問(wèn)題，采用腐蝕掛片法和電阻探針?lè)▽?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(kāi)發(fā)帶來(lái)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]。

1 腐蝕檢測(cè)方法簡(jiǎn)介

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?lè)ā⒕€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(kāi)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(chē)等；

◇加速油氣田防腐管理工作的提升。

2 腐蝕檢測(cè)方法的選取

通過(guò)室內(nèi)評(píng)價(jià)研究，無(wú)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(guò)對(duì)比篩選，采用最常用、最有效的腐蝕掛片法和電阻探針?lè)āＲ驗(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(lèi)型。另外，分析上面附著的垢樣可以知道結(jié)垢的類(lèi)型，并采取相應(yīng)阻垢措施。腐蝕掛片經(jīng)過(guò)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?lè)?/p>

電阻探針?lè)ǖ脑硎菤W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(guò)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(lái)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。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

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(jiàn)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(kāi)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(jiàn)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(shuō)明該系統(tǒng)目前運(yùn)行安全。

4 腐蝕與防護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

酸性油氣田投產(chǎn)以后，隨著防腐工作的不斷深入和開(kāi)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(lái)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(xiě)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?lè)?、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(guò)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(lèi)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(guò)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。

5 總結(jié)

（1）通過(guò)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．

[2]李章亞.油氣田腐蝕與防護(hù)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996．

[3]陳卓元,王鳳平,張學(xué)元，等.二氧化碳腐蝕防護(hù)對(duì)策及發(fā)展趨勢(shì)[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,1998，13(6):15-17．

[4]曹楚南.腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998．

[5]李長(zhǎng)榮.腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，1991，11(2):139-144．

(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。