新疆某油田單井輸油管道安全管理與隱患治理研究

秦志剛劉芬

（中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司采油三廠，新疆輪臺(tái)841604）

新疆某油田單井輸油管道安全管理與隱患治理研究

秦志剛劉芬

（中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司采油三廠，新疆輪臺(tái)841604）

新疆某油田的使用時(shí)間較長(zhǎng)，因?yàn)樽匀画h(huán)境的原因，管道發(fā)生了腐蝕，管道泄漏現(xiàn)象比較嚴(yán)重。通過(guò)實(shí)施單井輸油管線修復(fù)治理新工藝應(yīng)用、應(yīng)用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)等手段，做好管道安全管理隱患治理工作，有效、快速地將管道刺漏引發(fā)的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)降至最低，減少因管道泄漏造成國(guó)家自然資源浪費(fèi)，避免釀成重大事故。

輸油管道；管道刺漏；管理

輸油管線安全管理對(duì)能源企業(yè)特別是石油企業(yè)來(lái)說(shuō)尤為重要。近年來(lái)，隨著新疆某油田單井輸油管線使用壽命逐年增加，管道刺漏事故頻繁發(fā)生，造成環(huán)境污染事件。隨著新的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》于2015年1月1日起實(shí)施，地方政府相繼出臺(tái)了相關(guān)管理?xiàng)l例，以科技為支撐的環(huán)保措施有待盡快實(shí)施。單井輸油管道發(fā)生泄漏會(huì)造成很多消極影響，最為明顯的就是資源浪費(fèi)。

1 關(guān)于油田單井輸油管道

1.1 油田輸油管線現(xiàn)狀

新疆某油田所在位置是塔里木盆地附近，這一油田是典型的超深、超稠、高溫、高鹽、高硫化氫油田。產(chǎn)出原油以稠油為主，密度在0.811 5～1.022 9g/cm3，產(chǎn)出流體含CO2和H2S等腐蝕性氣體，CO2平均含量為1.25%～8.64%，H2S平均含量范圍在157～26 000mg/m3。產(chǎn)出水礦化度高達(dá)20×104mg/L，Cl-含量可高達(dá)10×104mg/L，pH為5～6，成弱酸性。根據(jù)碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)集空間中的縫洞發(fā)育所具有的特點(diǎn)可知，部分油田采用的增加產(chǎn)量的方式有一種是利用單井注水替油。這種方式應(yīng)用的油井屬于常見(jiàn)的生產(chǎn)井，又可以被稱之為注水井。單井的管線內(nèi)部流體中存在很高的含水量。所以，單井管線會(huì)受到這些因素的影響發(fā)生腐蝕，或者腐蝕情況進(jìn)一步惡化［1］。

1.2 油田輸油管線腐蝕穿孔現(xiàn)狀

油田8區(qū)、10區(qū)南、托甫臺(tái)區(qū)2011-2015年集輸系統(tǒng)共發(fā)生腐蝕穿孔318起，占各類腐蝕穿孔總數(shù)的61.87%；站內(nèi)管線共發(fā)生腐蝕穿孔122起，占腐蝕穿孔總數(shù)的23.74%。集輸系統(tǒng)管線在2011年以來(lái)的逐步治理中得到了有效控制，但站內(nèi)管線刺漏情況逐年遞增。

1.3 輸油管線腐蝕穿孔污染現(xiàn)狀

由于管線較多、管線刺漏頻繁，井位分布點(diǎn)多線長(zhǎng)面廣，依靠人工巡線險(xiǎn)情發(fā)現(xiàn)滯后，泄漏事件的預(yù)警及漏點(diǎn)位置預(yù)測(cè)技術(shù)手段自動(dòng)化程度低。管道穿越草場(chǎng)胡楊林保護(hù)帶、棉田、水域情況多，一旦發(fā)生泄漏，易造成生態(tài)污染，且棉田水域等敏感地帶治理難度大，原油泄漏在水面（冰層）迅速擴(kuò)散，短時(shí)間內(nèi)會(huì)形成大面積污染，涉水區(qū)域道路松軟，機(jī)械進(jìn)入必須先進(jìn)行修路，治理需先抽水后再進(jìn)行油泥處理，工序復(fù)雜，工作量大，且成本高，治理不徹底，且存在原油上返現(xiàn)象，周邊生態(tài)植被無(wú)法恢復(fù)，同時(shí)面臨地方環(huán)保、林業(yè)、草場(chǎng)行政部門(mén)行政處罰［2］。

2 油田單井輸油管道刺漏隱患機(jī)理研究

2.1 關(guān)于硫化氫的腐蝕

硫化氫是具有較強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)物，其會(huì)引發(fā)其他很多不同類型的腐蝕。比如，在實(shí)際生活中常見(jiàn)的氫脆現(xiàn)象，或者是比較常見(jiàn)的硫化物應(yīng)力腐蝕破裂等情況。硫化氫中的氫會(huì)滲透到鋼材中，從而導(dǎo)致鋼材的強(qiáng)硬度發(fā)生變化，嚴(yán)重的情況就是造成鋼材變形，或者導(dǎo)致鋼材的韌性降低。不僅如此，其還會(huì)使鋼材的內(nèi)部發(fā)生很嚴(yán)重的變化，如產(chǎn)生微裂紋，使鋼材的脆性增強(qiáng)。而硫化物應(yīng)力這種腐蝕性的破裂則主要是指鋼材在拉應(yīng)力或者是殘余的張應(yīng)力的作用下發(fā)生微裂或者破裂的過(guò)程［3］。

2.2 關(guān)于二氧化碳腐蝕

二氧化碳這種腐蝕介質(zhì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在非硫油氣田中。從二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)可知，其只有與水相遇時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。此外，如果二氧化碳遇到了游離水時(shí)，就會(huì)形成碳酸，這種碳酸會(huì)導(dǎo)致水的酸性增強(qiáng)，對(duì)鋼材具有強(qiáng)腐蝕性。不僅如此，低分子量中存在一部分的有機(jī)酸，這部分有機(jī)酸同樣會(huì)造成鋼材腐蝕，如常見(jiàn)的醋酸。這種有機(jī)酸在非硫油氣田中出現(xiàn)的可能性比較低。

2.3 關(guān)于油田水的腐蝕

油田地層水的平均密度、油田地層水的礦化度、CI含量及pH值和屬CaCI2型水性、水的硬度都會(huì)影響油田水的腐蝕性質(zhì)。通常，在實(shí)踐中，人們把油田水稱為一種具有高鹽度、高硬度、高腐蝕性的鹵水。在實(shí)際操作中，會(huì)根據(jù)這些性質(zhì)特點(diǎn)將其分為五個(gè)等級(jí)，這五個(gè)等級(jí)分別是無(wú)水期，低、中、高含水期和特高含水期。從含水變化情況可知，油田的含水呈現(xiàn)出一種逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。

3 管線修復(fù)治理新工藝的應(yīng)用

3.1 內(nèi)穿插修復(fù)工藝的應(yīng)用

12138081142713高密度聚乙烯（HDPE）內(nèi)穿插修復(fù)工藝作為一種管道在線修復(fù)技術(shù)，將其金屬管的力學(xué)性能與非金屬管的耐蝕性能相結(jié)合，應(yīng)用于多條地面金屬管線的修復(fù)中，有效提高了管線的防腐蝕性能。內(nèi)穿插修復(fù)是在原金屬管線（主管道）內(nèi)插入一條高密度聚乙烯管（HDPE/HT-PO）。此技術(shù)可修復(fù)穿孔孔徑≤4cm×4cm、鋼鐵骨架存在、彎頭較少、耐壓強(qiáng)度等級(jí)不變的管線。

3.2 采取強(qiáng)制電流陰極保護(hù)措施

這種措施主要是通過(guò)利用外加電流負(fù)極的作用將其與被保護(hù)的金屬連接起來(lái)，利用外部電源提供保護(hù)作用，這種方法有一個(gè)很明顯的特點(diǎn)：能夠降低金屬如鋼材的腐蝕速率。這種外部電源可以借助陽(yáng)極將存在的保護(hù)電流引入到地下來(lái)，然后利用土壤的性能為金屬增加一種保護(hù)層。當(dāng)然，需要注意的是，在金屬仍然為陰極，且表面始終僅發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)，可以起到控制腐蝕的作用。

通過(guò)對(duì)運(yùn)行中的集輸管線施加陰極極化電流，使被保護(hù)管線的電位達(dá)到適當(dāng)值。目前，部分恒電位儀在運(yùn)行中，將重點(diǎn)管線應(yīng)用于強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。

3.3 音波測(cè)漏技術(shù)先導(dǎo)性試驗(yàn)

理論和實(shí)踐都表明，音波信號(hào)的大小基本上與泄漏孔徑成正比，與管徑成反比，與檢測(cè)點(diǎn)的壓力成正比。管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要根據(jù)采集到的壓力信號(hào)序列，實(shí)時(shí)分析壓力信號(hào)的變化趨勢(shì)，實(shí)時(shí)判斷管道是處于正常運(yùn)行狀態(tài)還處于故障狀態(tài)。

依據(jù)“區(qū)域性、系統(tǒng)性、代表性”的原則，在TP-1至10-2管線中進(jìn)行音波在線傳感技術(shù)試驗(yàn)，管線刺漏點(diǎn)直徑大于3mm時(shí)，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可在60s內(nèi)準(zhǔn)確定位，且定位誤差小于50m，實(shí)驗(yàn)效果良好。目前，試驗(yàn)報(bào)告已上報(bào)計(jì)劃處和工程院，計(jì)劃由工程院牽頭綜合各單位試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)和測(cè)試結(jié)果的論證。

4 結(jié)語(yǔ)

油田通過(guò)在單井輸油管道的腐蝕機(jī)理的逐步探索，通過(guò)實(shí)施單井輸油管線修復(fù)治理新工藝應(yīng)用、應(yīng)用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)等手段，做好單井輸油管線安全管理隱患治理工作。在現(xiàn)有的單井輸油管道安全管理模式下，管道刺漏管理工作取得了明顯效果，改善了油田的安全環(huán)境，降低了單井輸油管道刺漏所造成的經(jīng)濟(jì)損失，有效控制了環(huán)境污染。

［1］劉高倫.塔河油田油氣集輸管網(wǎng)腐蝕現(xiàn)狀及防腐技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.全面腐蝕控制，2010（9）：17-24.

［2］戰(zhàn)征，蔡奇峰，湯晟，等.塔河油田腐蝕原因分析與防護(hù)對(duì)策［J］.腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2008（2）：152-154.

［3］葛鵬莉.內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在塔河油田的應(yīng)用［J］.腐蝕與防護(hù)，2014（4）：384-386.

Study on Safety Management and Hidden Trouble Control of Single Well Pipeline in Xinjiang Oilfield

Qin ZhigangLiu Fen
（The Three Oil Production Plant of China Petroleum Chemical Co.，Luntai Xinjiang 841604）

Oil pipeline safety management of enterprises,especially for energy companies,in the daily production safety management,has become increasingly important in recent years,with the single well pipeline of in certain oil?field in Xinjiang increasing year by year,the service life of pipeline leakage accidents,environmental pollution event. As the new"environmental protection law of the People's Republic of China on January 1,2015,in the implementa?tion,then publish relevant management regulations of local government,supported by science and technology of envi?ronmental protection measures to be implemented as soon as possible,bring new challenges to environmental manage?ment,single well pipeline leakage affect normal production,caused a great deal of energy waste and serious environ?mental pollution and the huge life and property losses.

petroleum pipeline；duct puncture；administration

TE38

A

1003-5168（2017）08-0132-02

2017-07-02

秦志剛（1986-），男，本科，助理工程師，研究方向：油田污染治理；劉芬（1987-），女，本科，研究方向：油田污染治理。