高溫高壓氣田集氣管材的優(yōu)選

塔里木油田公司

高溫高壓氣田集氣管材的優(yōu)選

趙建彬 劉百春 許愛(ài)華 李國(guó)娜 牟曉波塔里木油田公司

通過(guò)對(duì)已采用集氣管材的優(yōu)缺點(diǎn)及投資對(duì)比分析，結(jié)合安全、運(yùn)行管理、維護(hù)等因素，目前形成了塔里木高溫高壓氣田集氣管線(xiàn)選材的標(biāo)準(zhǔn)模式：對(duì)于單井產(chǎn)量不高，集氣系統(tǒng)的運(yùn)行溫度低于45℃，流速較低的氣田，推薦采用碳鋼+緩蝕劑的防腐模式；對(duì)于氣田單井產(chǎn)量高，集氣系統(tǒng)的運(yùn)行溫度高于45℃，單井站、集氣站內(nèi)管線(xiàn)、管件推薦采用本質(zhì)防腐（如22Cr、316L等）；采集氣管線(xiàn)推薦采用雙金屬?gòu)?fù)合管。

集氣管材；高溫高壓；設(shè)計(jì)優(yōu)選；塔里木

1 已用管材

針對(duì)塔里木氣田高溫高壓及不含硫化氫的不同特點(diǎn)，目前已投產(chǎn)氣田的集氣系統(tǒng)管材考慮本質(zhì)防腐方式主要有22Cr雙相不銹鋼、316L不銹鋼和316L雙金屬?gòu)?fù)合鋼3種；非本質(zhì)防腐為碳鋼+緩蝕劑。

1.122 Cr雙相不銹鋼管

22Cr雙相不銹鋼合金元素主要是Cr、Ni、Mo和N，含有約22%～23%的鉻，5%的鎳，3%的鉬和0.15%的氮，理論情況下其顯微組織應(yīng)為大約50%的鐵素體和大約50%的奧氏體雙相組織，實(shí)際產(chǎn)品中兩種組織成分一般在40%～60%內(nèi)。生產(chǎn)時(shí)通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，22Cr雙相不銹鋼能將奧氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性與鐵素體不銹鋼的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使其具有較高的耐點(diǎn)蝕、均勻腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的能力。

1.2316 L雙金屬?gòu)?fù)合管

316L雙金屬?gòu)?fù)合管以碳鋼管為基材，316L材料為內(nèi)襯層，充分發(fā)揮碳鋼管優(yōu)良的機(jī)械力學(xué)性能和價(jià)廉特征及316L較優(yōu)異的耐蝕性能，從而使其具有較優(yōu)異的耐蝕性和優(yōu)良的機(jī)械力學(xué)性能。復(fù)合管一般可分為冶金復(fù)合管、機(jī)械復(fù)合管兩種，機(jī)械復(fù)合管其碳鋼基層和不銹鋼襯層是一種機(jī)械結(jié)合狀態(tài)，在高溫下可能出現(xiàn)內(nèi)覆層失穩(wěn)、鼓泡，一般作為直管使用不能用來(lái)加工管件；冶金結(jié)合復(fù)合鋼管基本克服了機(jī)械復(fù)合鋼管存在的問(wèn)題，但其加工設(shè)備投資大，產(chǎn)品價(jià)格較貴，目前超過(guò)純內(nèi)襯材料價(jià)格的1/2，多用來(lái)加工管件及彎管等。

1.3316 L不銹鋼管

316L不銹鋼其防腐能力較強(qiáng)，抗點(diǎn)蝕能力不如碳鋼+緩蝕劑，抗氯化物應(yīng)力腐蝕較差，其屈服強(qiáng)度較低，相同壓力情況下管材重量大，投資較高。316L不銹鋼管最早在牙哈凝析氣田天然氣集氣管網(wǎng)使用，目前一般用作站場(chǎng)管線(xiàn)、管件及雙金屬?gòu)?fù)合管的襯管。

1.4 碳鋼+緩蝕劑

碳鋼+緩蝕劑防腐方案是通過(guò)加入緩蝕劑抑制碳鋼在腐蝕介質(zhì)中的電化學(xué)過(guò)程，減緩了電化學(xué)腐蝕速度，其一次性投入低，但溫度及流速對(duì)其使用效果影響嚴(yán)重，使用過(guò)程中管理難度也較大，緩蝕劑在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用前都需經(jīng)實(shí)驗(yàn)室的性能評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)條件與現(xiàn)場(chǎng)存在較大差異，故對(duì)緩蝕劑需定期進(jìn)行評(píng)價(jià)調(diào)整；緩蝕劑在使用過(guò)程中與介質(zhì)組分以及其他藥劑存在配伍性問(wèn)題；需在有代表性的位置設(shè)置腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)施，對(duì)彎頭、三通、大小頭、盲端等腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較大的特殊位置，還須定期進(jìn)行人工壁厚檢測(cè)。目前塔里木氣田已采用腐蝕監(jiān)測(cè)措施有失重掛片、電阻法、FSM—全周向腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)、超聲波或測(cè)厚儀不定期檢測(cè)彎頭、大小頭、盲段等；需利用智能清管器進(jìn)行內(nèi)腐蝕檢測(cè)。

2 選材對(duì)比

（1）結(jié)合目前使用情況，采用碳鋼+緩蝕劑集輸系統(tǒng)前期投資最少，但運(yùn)行溫度一般不能超過(guò)45℃，流速不能太高，配套的緩蝕劑注入設(shè)施及腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)施較多，對(duì)緩蝕劑的使用效果需要定期評(píng)價(jià)，同時(shí)結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果還需進(jìn)一步篩選緩蝕劑。針對(duì)塔里木高溫高壓氣田地形起伏大、點(diǎn)多面廣、氣田運(yùn)行管理人員較少的特點(diǎn)，采用此方案，運(yùn)行管理難度加大，運(yùn)行總費(fèi)用較高。

（2）22Cr雙相不銹鋼將奧氏體不銹鋼的韌性與鐵素體不銹鋼的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合，防腐防護(hù)效果最好，可適當(dāng)放大產(chǎn)量。使用過(guò)程中還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，目前國(guó)內(nèi)已有多個(gè)廠家生產(chǎn)，與進(jìn)口管材相比價(jià)格已下降較多，其總投資居中。

（3）316L不銹鋼由于其屈服強(qiáng)度最低，抗點(diǎn)蝕能力不如碳鋼+緩蝕劑，抗Cl-防腐效果較差，用作集氣管線(xiàn)，由于集輸壓力高使得管材重量最大，投資最高，但也可以考慮適當(dāng)放大產(chǎn)量。

（4）316L雙金屬?gòu)?fù)合鋼管投資最低，但對(duì)其技術(shù)要求高，采購(gòu)條件比較嚴(yán)格，現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝較復(fù)雜，對(duì)施工條件有一定要求，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能不如22Cr雙相不銹鋼管，但也可適當(dāng)放大流速。

以上4種集氣管材選擇中除22Cr雙相不銹鋼可不設(shè)置陰極保護(hù)系統(tǒng)，其他都需要設(shè)置陰極保護(hù)系統(tǒng)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)已采用集氣管材的優(yōu)缺點(diǎn)及投資對(duì)比分析，結(jié)合安全、運(yùn)行管理、維護(hù)等因素，目前形成了塔里木高溫高壓氣田集氣管線(xiàn)選材的標(biāo)準(zhǔn)模式：對(duì)于單井產(chǎn)量不高，集氣系統(tǒng)的運(yùn)行溫度低于45℃，流速較低的氣田，推薦采用碳鋼+緩蝕劑的防腐模式；對(duì)于氣田單井產(chǎn)量高，集氣系統(tǒng)的運(yùn)行溫度高于45℃，單井站、集氣站內(nèi)管線(xiàn)、管件推薦采用本質(zhì)防腐（如22Cr、316L等）；采集氣管線(xiàn)推薦采用雙金屬?gòu)?fù)合管。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.059