腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

沈 群

（中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦，重慶 400021）

0 引言

目前通過(guò)智能及絕緣層檢測(cè)，能有效地掌握及控制天然氣集輸管道內(nèi)外腐蝕情況，但針對(duì)站場(chǎng)內(nèi)的地面集輸系統(tǒng)，較之定點(diǎn)測(cè)厚及超聲波檢測(cè)等手段，在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)能更實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映管線(xiàn)的腐蝕狀況，達(dá)到預(yù)防或減少因腐蝕而發(fā)生生產(chǎn)事故的目的。

1 在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)包括線(xiàn)性極化電阻法（LPR）、電阻法（ER 探針）、滲氫監(jiān)測(cè)法、電感阻抗法、試件失重法（掛片法）等［1-2］。目前中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦在用的有兩種，即掛片法和電阻法（ER探針）。

掛片法是通過(guò)對(duì)與所用金屬管道材質(zhì)相同的試件稱(chēng)重、記錄原始數(shù)據(jù)，然后將試件掛入所需監(jiān)測(cè)的介質(zhì)內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間取出清洗腐蝕產(chǎn)物后再稱(chēng)重，根據(jù)時(shí)間周期、試件表面積、材質(zhì)密度、失重量計(jì)算其腐蝕速度的一種方法。該方法具有投資小，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性高，腐蝕產(chǎn)物、微生物數(shù)據(jù)可直接獲取的優(yōu)點(diǎn)，但獲得腐蝕數(shù)據(jù)較費(fèi)時(shí)。

電阻法（ER 探針）是指在腐蝕性介質(zhì)中，作為測(cè)量元件的金屬絲被腐蝕后，其長(zhǎng)度不變、直徑減小，電阻增大，通過(guò)測(cè)試電阻的變化來(lái)?yè)Q算出金屬絲腐蝕減薄量的一種方法。當(dāng)所用金屬絲的材質(zhì)與所測(cè)量的設(shè)備材質(zhì)相同時(shí)，就可用金屬絲的腐蝕率近似代表設(shè)備的腐蝕率。

2 腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)的建立

為了能充分反映油氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕狀況，腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇應(yīng)遵循區(qū)域性、代表性、系統(tǒng)性原則［3］。經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，重慶氣礦已形成了以臥龍河為中心，以萬(wàn)臥線(xiàn)、沙臥線(xiàn)、講渡線(xiàn)、龍忠線(xiàn)、復(fù)忠線(xiàn)5條原料氣干氣輸送管線(xiàn)為主的一套較為完善的地面集、輸、脫水腐蝕系統(tǒng)。

根據(jù)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)原理，結(jié)合重慶氣礦的生產(chǎn)處理工藝特點(diǎn)，將氣礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)分為了脫水前濕氣系統(tǒng)、分離器排污系統(tǒng)、氣田水回注系統(tǒng)、脫水后干氣4大系統(tǒng)。并依據(jù)腐蝕監(jiān)測(cè)的建點(diǎn)原則，建立了覆蓋井口→分離器→采集氣管線(xiàn)→增壓脫水裝置→集輸干線(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

2.2 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)

為系統(tǒng)地了解各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的腐蝕狀況，除主要監(jiān)測(cè)介質(zhì)的腐蝕速度外，還需同步對(duì)介質(zhì)的溫度、壓力、流速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)地層產(chǎn)出氣的H2S、CO2進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)地層產(chǎn)出水進(jìn)行組分分析，包括pH值、離子組成、總礦化度、水型、S2-、Fe2+、Fe3+、鐵細(xì)菌、腐蝕產(chǎn)物的檢測(cè)。通過(guò)對(duì)介質(zhì)相關(guān)內(nèi)容的分析，為系統(tǒng)評(píng)價(jià)腐蝕因素、防腐蝕技術(shù)的選擇等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

由于油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)所輸送的介質(zhì)時(shí)常變化，因此只有進(jìn)行連續(xù)性的監(jiān)測(cè)才能反映介質(zhì)在不同時(shí)期、不同狀況下的腐蝕狀況（如含水率的變化等），從而掌握腐蝕因素、特點(diǎn)及變化規(guī)律，為防腐蝕提供科學(xué)的決策依據(jù)。

監(jiān)測(cè)周期為前幾次監(jiān)測(cè)按每30 天進(jìn)行1 次，通過(guò)前幾次的監(jiān)測(cè)介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)弱結(jié)果確定以后的監(jiān)測(cè)周期（每2 個(gè)月或3 個(gè)月進(jìn)行1 次監(jiān)測(cè)）；電阻探針在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置則根據(jù)需要每3 個(gè)月進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，同時(shí)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行不定期監(jiān)測(cè)。

2.3 腐蝕數(shù)據(jù)處理

腐蝕掛片取出后應(yīng)及時(shí)觀察、記錄腐蝕特征并拍照，保存好后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)處理。重慶氣礦腐蝕監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量較多，對(duì)每次檢測(cè)的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行分析比較，為方便管理，特開(kāi)發(fā)了腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)的使用，實(shí)現(xiàn)了油氣田地面生產(chǎn)系統(tǒng)集輸管線(xiàn)的腐蝕速率、腐蝕因素及相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，為油氣田防腐蝕工作的開(kāi)展提供了幫助。

3 重慶氣礦腐蝕監(jiān)測(cè)的效果及評(píng)價(jià)

3.1 生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕狀況

重慶氣礦自2000 年開(kāi)展腐蝕監(jiān)測(cè)工作，2008 年建立并完善了地面生產(chǎn)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，截至目前，共建立了239個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中腐蝕掛片133個(gè)，腐蝕探針106 個(gè)；共進(jìn)行了11 次系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，取得掛片及探針數(shù)據(jù)4 092 個(gè)，分期報(bào)告11 期，總結(jié)報(bào)告3 期。各系統(tǒng)不同時(shí)期的腐蝕狀況如下。

1）脫水前濕氣系統(tǒng)。脫水前濕氣系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)的腐蝕速度平均值見(jiàn)圖1。從圖中可看出，各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值均低于0.025 mm／a，屬于輕度腐蝕范疇。但有個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)腐蝕速度值較高，如云安012-1 井天高線(xiàn)B 段出站管線(xiàn)腐蝕速度達(dá)0.629 5 mm／a（極重腐蝕），局部腐蝕速度甚至達(dá)3.724 5 mm／a。

2）脫水后干氣系統(tǒng)。脫水后干氣系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值見(jiàn)圖2。從圖中看出，各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值均低于0.025 mm／a，屬于輕度腐蝕范疇。但也存在個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)腐蝕速度較高，如張家場(chǎng)站脫水后管線(xiàn)探針監(jiān)測(cè)腐蝕速度達(dá)0.376 4 mm／a（極重腐蝕）。

圖1 脫水前濕氣系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值圖

圖2 脫水后干氣系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值圖

3）分離器排污系統(tǒng)。分離器排污系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值見(jiàn)圖3。從圖中可看出，分離器排污系統(tǒng)介質(zhì)腐蝕速度較脫水前、后生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕情況略微嚴(yán)重。

圖3 分離器排污系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值圖

4）氣田水回注系統(tǒng)。氣田水回注系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值見(jiàn)圖4。從圖中可看出，氣田水回注系統(tǒng)介質(zhì)腐蝕速度平均值都在0.31 mm／a 以上，不符合SY／T5329-94碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo)及分析方法中對(duì)注水水質(zhì)腐蝕速度小于0.076 mm／a的規(guī)定，按照美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)RP 0774-2005油氣田生產(chǎn)中腐蝕掛片的準(zhǔn)備、安裝、分析以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的解釋中對(duì)腐蝕程度的劃分，其腐蝕速度屬于極嚴(yán)重腐蝕。

圖4 氣田水回注系統(tǒng)各期監(jiān)測(cè)腐蝕速度平均值圖

3.2 應(yīng)用效果及評(píng)價(jià)

通過(guò)以上對(duì)重慶氣礦近幾年的在線(xiàn)腐蝕分析，可知脫水后的管線(xiàn)較脫水前的平均腐蝕速度要低，分離器排污系統(tǒng)腐蝕速度相對(duì)要高些，而氣田水回注系統(tǒng)因介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，在4個(gè)系統(tǒng)中的腐蝕速度值最高，這也與實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)狀相符。盡管生產(chǎn)系統(tǒng)整體腐蝕速度不高，但針對(duì)個(gè)別腐蝕速度較高或異常情況，也分析了其原因，如管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)整引起的介質(zhì)含硫量變化、氣井酸化解堵時(shí)發(fā)生的帶液情況等。

在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)盡管以點(diǎn)帶面，但能在短期內(nèi)及時(shí)有效地反映出管道腐蝕狀況，因此可以根據(jù)結(jié)果分析腐蝕變化原因，提出有針對(duì)性的防腐建議；在開(kāi)展管線(xiàn)內(nèi)防腐的同時(shí)，可用監(jiān)測(cè)手段有效檢驗(yàn)內(nèi)防腐的效果，為更好地篩選出具有針對(duì)性的管線(xiàn)內(nèi)防腐措施提供重要依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

要完整了解管道的腐蝕因素，掌握腐蝕規(guī)律，預(yù)防事故發(fā)生，有效地指導(dǎo)和評(píng)價(jià)防腐措施，應(yīng)建立完整的地面生產(chǎn)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行不斷完善。同時(shí)由于各種在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)方法及其結(jié)果存在一定的誤差，因此應(yīng)采取兩種或多種手段來(lái)監(jiān)測(cè)，以彌補(bǔ)各監(jiān)測(cè)方法的局限性，從而改進(jìn)對(duì)不同生產(chǎn)系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)效果。

［1］鄭立彬.在線(xiàn)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸氣管道的應(yīng)用［J］.石油與裝備，2009，25（2）：67-68.

［2］殷朋.內(nèi)腐蝕在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸氣管道中的應(yīng)用［J］.腐蝕與防護(hù)，2003，24（5）：213-215.

［3］湯天遴，毛彥一.中原油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)［J］.石油化工腐蝕與腐蝕，2001，18（4）：45-48.