文96 地下儲(chǔ)氣庫腐蝕監(jiān)測(cè)應(yīng)用與分析

劉佳佳，林建國，李保存，張國棟，張 威

(中國石化天然氣榆濟(jì)管道分公司，河南 濮陽 457000)

文96 地下儲(chǔ)氣庫為典型的枯竭氣藏儲(chǔ)氣庫，是由中原油田文96 氣藏改建而成，它的主要作用是為滿足季節(jié)調(diào)峰、突發(fā)事件應(yīng)急供氣需要，保證榆林-濟(jì)南輸氣管線安全、平穩(wěn)供氣［1］。為了弄清注采井管柱與管線腐蝕因素和腐蝕速率，結(jié)合氣庫運(yùn)行現(xiàn)狀，采用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)氣庫腐蝕情況。

1 管柱腐蝕環(huán)境分析

據(jù)氣樣(注入氣和產(chǎn)出氣組分如表1)分析資料，文96 儲(chǔ)氣庫產(chǎn)出氣中不含O2，H2和SRB(硫酸鹽還原菌)，而CO2體積分?jǐn)?shù)為1.14%，水樣的pH 值為6，氯離子質(zhì)量濃度為634 mg/L，因此，確定文96 儲(chǔ)氣庫管柱腐蝕是以CO2酸性腐蝕為主的電化學(xué)腐蝕［2-4］。另外，氣井壓力、溫度、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、氣水比、材質(zhì)等因素也影響著氣井的腐蝕速度。注氣階段，注入氣為干氣，油管內(nèi)壁為干性環(huán)境，不會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，但是注氣量過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沖蝕。采氣階段，隨著地層水的流入和凝析水的析出，油管內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)一層水膜，為電化學(xué)腐蝕［5］，但是注氣量過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沖蝕。采氣階段，隨著地層水的流入和凝析水的析出，油管內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)一層水膜，為電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造了條件，同時(shí)采氣量過大時(shí)，還存在沖蝕現(xiàn)象。

表1 注入氣和采出氣組分 φ，%

2 掛片腐蝕失重法監(jiān)測(cè)

掛片法是腐蝕檢測(cè)手段中最根本和有效的方法，能最大程度反映腐蝕的真實(shí)情況［6］。實(shí)驗(yàn)采用掛片法分析表面腐蝕形貌和計(jì)算平均腐蝕速率。實(shí)驗(yàn)材料選擇與文96 儲(chǔ)氣庫管材一致的掛片，分析目前腐蝕情況;選擇降低標(biāo)準(zhǔn)的鋼級(jí)管材，分析腐蝕情況能否滿足氣庫要求;選擇目前文23 氣田氣井使用的油管鋼級(jí)管材，對(duì)比腐蝕程度。地面采用16Mn 材質(zhì)，井筒采用3Cr，P110，N80 和J55 四種不同材質(zhì)掛環(huán)、掛片。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

(1)地面管線:建立監(jiān)測(cè)裝置，在儲(chǔ)8、儲(chǔ)13井的兩口井的水平管線各建一套高壓(30 MPa)監(jiān)測(cè)裝置，見圖1。

圖1 地面監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝

(2)井筒:井筒檢測(cè)設(shè)備見圖2，固定于采氣樹內(nèi)。

圖2 井筒監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝

2.2 第一階段監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

第一階段:2014 年文96 儲(chǔ)8、儲(chǔ)13 井兩口井生產(chǎn)情況如表2，采用靜態(tài)失重法計(jì)算的腐蝕速率，見表3 至表4。

表2 監(jiān)測(cè)周期

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看出:

(1)注氣期文96-儲(chǔ)13 井和儲(chǔ)8 井地面管線的腐蝕速率都小于0.025 mm/a，按照美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)NACE-0775-2013 中對(duì)腐蝕程度的規(guī)定，屬于輕度腐蝕。

(2)注氣期文96 儲(chǔ)13 井和儲(chǔ)8 井井筒中4種材質(zhì)的腐蝕速率都小于0.025 mm/a，屬于輕度腐蝕。

(3)注氣期16Mn，3Cr，P110，N80 和J55 這五種材質(zhì)均可以滿足儲(chǔ)氣庫井筒防腐蝕的要求。

表3 文96-儲(chǔ)13 井試樣腐蝕速率

表4 文96-儲(chǔ)8 井試樣腐蝕速率

2.3 第二階段監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

第二階段:2014 年7 月29 日至10 月18 日監(jiān)測(cè)掛片取出進(jìn)行分析，為期81 d。儲(chǔ)8 井采氣4 d，共采氣994.133 dam3，注氣4 d，共 注氣788.144 dam3，儲(chǔ)13 井生產(chǎn)情況見表5，文96 儲(chǔ)13 井和文96 儲(chǔ)8 的腐蝕速率見表6 至表7。

表5 文96 儲(chǔ)13 井監(jiān)測(cè)期間生產(chǎn)情況(2014 年)

表6 文96 儲(chǔ)13 井試樣腐蝕速率

表7 文96 儲(chǔ)8 井試樣腐蝕速率

由表6 和表7 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看出:

(1)文96 儲(chǔ)13 井、儲(chǔ)8 井地面管線的腐蝕速率小于0.025 mm/a，屬于輕度腐蝕。

(2)文96 儲(chǔ)13 井、儲(chǔ)8 井三種材質(zhì)在氣相中的腐蝕速度都小于0.025 mm/a，屬于輕度腐蝕。

2.4 第一和第二階段監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

根據(jù)第一和第二階段監(jiān)測(cè)結(jié)果見表8，對(duì)比分析第一階段和第二階段腐蝕速率和影響因素之間的關(guān)系，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表8 第一和第二階段腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

由表8 及監(jiān)測(cè)期間取出掛片和處理后的圖樣，分析如下:①腐蝕程度增加，腐蝕速率較第一階段成數(shù)十倍增加;②第二階段掛片處理表面附著雜物后，掛片顏色加深，表面發(fā)黑，第一階段處理后發(fā)亮;③第一階段屬于注氣期，第二階段注、采氣期均有，腐蝕主要在采氣期。

3 結(jié)論

(1)該實(shí)驗(yàn)采用失重法監(jiān)測(cè)地面管線及井筒管柱腐蝕情況，兩口井腐蝕速率均未超過標(biāo)準(zhǔn)(＜0.025 mm/a)，屬于輕度腐蝕。

(2)根據(jù)第一、第二階段腐蝕速率看，采氣期的腐蝕速率比注氣期要大。注氣階段，注入氣為干氣，油管內(nèi)壁為干性環(huán)境，不會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，采氣階段，隨著地層水的流入和凝析水的析出，油管內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)一層水膜，為電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造了條件。

(3)不同材質(zhì)的耐腐蝕率為3Gr ≥P110 ＞N80 ＞J55，J55 材質(zhì)已接近0.025 mm/a。文96 儲(chǔ)氣庫已經(jīng)考慮了防腐措施，一是管柱材料已經(jīng)選定為油管φ88.9 mm ×6.45 mmBG80-3Cr，BGT1扣(氣密封扣)，工具材質(zhì)為9Cr，具有抗腐蝕性;二是采用永久式封隔器，實(shí)現(xiàn)油套封隔，環(huán)空注入保護(hù)液，達(dá)到保護(hù)上部套管的目的。因此，文96儲(chǔ)氣庫防腐對(duì)象主要是針對(duì)油管，防腐措施主要從保護(hù)和減緩的目的出發(fā)，采用合適的緩蝕劑來減小腐蝕。

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