模擬氣田環(huán)境中連續(xù)油管腐蝕影響因素研究

臧海坤

摘要：我國(guó)的高含硫氣蘊(yùn)藏豐富，其中存在的問(wèn)題也比較嚴(yán)重，隨著氣田的日益開(kāi)發(fā)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，高含硫氣田所具有的腐蝕性隨時(shí)都會(huì)腐蝕油氣井，造成油氣外泄發(fā)生爆炸事故。

關(guān)鍵詞：高含硫;腐蝕;特征;控制技術(shù)

一、概述高含硫氣田開(kāi)采過(guò)程中的控制技術(shù)

針對(duì)高硫氣田的腐蝕問(wèn)題，國(guó)際石油企業(yè)高度重視。他們做了大量的研究，總結(jié)了許多在各種實(shí)踐中的成功經(jīng)驗(yàn)，以供參考。例如，法國(guó)的頁(yè)巖氣采運(yùn)系統(tǒng)所采用的腐蝕控制技術(shù)就是利用b級(jí)管道鋼將硫磺采運(yùn)系統(tǒng)注入有機(jī)防腐保存，并采用無(wú)重量吊板和超聲波厚度測(cè)量的方法對(duì)腐蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè).加拿大燃燒木材濕酸氣體收集系統(tǒng)使用三種緩蝕劑，并配以預(yù)膜和緩蝕劑連續(xù)灌裝，使用氫探針、腐蝕管和電阻探針。氣田X射線腐蝕監(jiān)測(cè)。

二、高含硫氣田腐蝕特征分析

目前，對(duì)高硫氣田腐蝕因子的研究已形成了較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，其中h 2s常引起包括耐腐蝕合金在內(nèi)的各種材料的氫誘導(dǎo)開(kāi)裂和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂;二氧化碳可進(jìn)一步酸化系統(tǒng)，引起嚴(yán)重的局部腐蝕;元素硫沉積也可能導(dǎo)致原本極耐腐蝕的鎳基合金的嚴(yán)重局部腐蝕，并使當(dāng)?shù)丨h(huán)境惡化;cl-是腐蝕性薄膜和鈍化膜的破壞者，在高溫下會(huì)引起氯化物的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。然而，當(dāng)許多因素如h 2s、co2、單質(zhì)硫和cl-共存時(shí)，在耦合作用下各自的腐蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程的相互作用使得腐蝕問(wèn)題極其復(fù)雜，必須通過(guò)深入系統(tǒng)的研究來(lái)揭示。

中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究所（以下簡(jiǎn)稱天然氣研究所）對(duì)多種因素條件下高硫氣田的腐蝕行為進(jìn)行了研究。認(rèn)為在高硫氣體h 2s和co2共存的條件下，影響腐蝕的主要因素是水中的c1含量和單質(zhì)硫含量。氣田輸出水中cl含量由o上升到3%，腐蝕速率迅速提高，水中cl含量由3%上升到6%，腐蝕速率相對(duì)較小。對(duì)天津5-1井在線腐蝕試驗(yàn)裝置的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，當(dāng)水中cl含量從123毫克/升上升到7670毫克/升時(shí)，垂直槽（模擬地下條件），vm 80ss的腐蝕速率從0.028毫米/a上升到0.192毫米/a;在水平罐體（模擬地面條件）中，l360的腐蝕速率從0.162毫米/a上升到1.267毫米/a。提東5-5輸出凝析水中摻入提東5-5井的污泥（95%單質(zhì)硫）將樣品完全浸出，l245的腐蝕速率由0.058毫米/a提高到13.488毫米/a。因此，可以預(yù)測(cè)高含量地層池或元素硫沉積管道的腐蝕是嚴(yán)重的，應(yīng)予以重視。

三、高含硫氣田的控制技術(shù)的發(fā)展歷程

3.1材料方面的選擇以及實(shí)踐使用后的評(píng)價(jià)

地下使用的防腐蝕油套材料一般由低合金鋼和低碳鋼組成。然而，無(wú)論上述哪一種材料在所使用的條件下不適合使用。在高腐蝕性硫化氫的情況下，應(yīng)選用鎳含量高的耐腐蝕合金。例如，最常用的（825c 276）等等。低碳鋼或低合金鋼是以高硫天然氣為地面的采集系統(tǒng)管道。一般使用鋼號(hào)2o或x52。在環(huán)境相對(duì)腐蝕性和惡劣的情況下，應(yīng)使用耐腐蝕金屬。22cr的耐蝕性極強(qiáng)。目前一般以雙金屬?gòu)?fù)合管制造耐腐蝕材料，成本較耐腐蝕合金管為低。高硫氣田開(kāi)發(fā)中所用材料的選擇和后用評(píng)價(jià)，主要是基于實(shí)踐過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)。在對(duì)模擬油田和氣田進(jìn)行復(fù)雜工程時(shí)，如果是高溫高壓硫化氫和二氧化碳，則對(duì)觀察到的腐蝕的靜態(tài)條件進(jìn)行腐蝕動(dòng)力學(xué)評(píng)估。

3.2關(guān)于緩蝕劑所具有的防腐技術(shù)特點(diǎn)以及效果

油田防腐蝕技術(shù)有多種，但最常用的是耐腐蝕材料防腐蝕涂料。其中，碳鋼加緩蝕劑的控制方法得到了廣泛的評(píng)價(jià)和應(yīng)用。這種控制方法不僅成本低，而且具有許多優(yōu)點(diǎn)。但目前較好的緩蝕劑是季銨鹽的化學(xué)物質(zhì)。在這類化學(xué)物質(zhì)中含有一定量的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，如n、s、p，對(duì)物質(zhì)起一定的保護(hù)作用。

3.3對(duì)于腐蝕性的檢測(cè)以及檢測(cè)的技術(shù)應(yīng)用

高硫氣田的腐蝕檢測(cè)技術(shù)比較豐富，但線性極化探測(cè)技術(shù)和電阻探測(cè)技術(shù)應(yīng)用最多，但不同的技術(shù)在監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)腐蝕性有不同的適應(yīng)性。近年來(lái)，中國(guó)采用了一些技術(shù)。最常用的是氫探針技術(shù)，這是人們?cè)趯?shí)踐中最常用的技術(shù)。例如，在龍崗氣田的開(kāi)發(fā)中，使用了探針，加上腐蝕衣架，以及各種監(jiān)測(cè)腐蝕的檢測(cè)技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中獲得了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而制定了有效的防腐蝕措施。

3.4我國(guó)的含硫氣田腐蝕技術(shù)的應(yīng)用

目前我國(guó)油田開(kāi)發(fā)最典型的例子是普光氣田和龍崗氣田。普光氣田采用的開(kāi)發(fā)模式是與國(guó)外合作完成的。一些相關(guān)的防腐方案和材料被選為國(guó)外的首選。對(duì)各級(jí)使用的耐腐蝕管道進(jìn)行精心選擇和監(jiān)測(cè)。主要材料是鎳基合金。龍崗油田開(kāi)發(fā)以獨(dú)立開(kāi)發(fā)道路為基礎(chǔ)。安全是支柱。管道是進(jìn)口的g3，但管道材料是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的bg 95ss，bg 1loss，是國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的結(jié)合。它不僅保證了管道的安全，而且降低了成本。還能達(dá)到良好的防腐效果，使氣田在開(kāi)發(fā)過(guò)程中得以安全順利的開(kāi)發(fā)。

四、國(guó)內(nèi)高含硫氣田腐蝕控制技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

我國(guó)高硫氣田開(kāi)發(fā)的典型實(shí)例有中國(guó)石油化工集團(tuán)公司浦廣氣田和中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司龍崗氣田。普光氣田的開(kāi)發(fā)模式與國(guó)外有著密切的合作關(guān)系。材料的選擇和評(píng)價(jià)、防腐方案的制定、緩蝕劑的選擇等主要是國(guó)外產(chǎn)品。地下管道采用進(jìn)口鎳基合金管道。后期，有幾口井采用寶山鋼鐵有限公司國(guó)產(chǎn)鎳基合金管材。從井口到第一級(jí)的管道是由825種鎳基合金制成，焊接材料是625種鎳基合金，并使用了車(chē)站內(nèi)的其他管道和收集管道。l360mcs和l36qcs，地面輸送線路部分使用x52/825液壓雙金屬?gòu)?fù)合管，由德國(guó)公司buting制造。使用的緩蝕劑是國(guó)外的ci-1204和ci-565。龍崗高硫氣田的開(kāi)發(fā)走了自主發(fā)展的道路。部分地下管道采用進(jìn)口的g3鎳基合金，并在確保安全的基礎(chǔ)上大膽使用bg 95ss、bg 110ss等國(guó)產(chǎn)管道材料，大大節(jié)約了成本。地面工程在優(yōu)化裝配工藝的基礎(chǔ)上，采用國(guó)產(chǎn)碳鋼材料如l360ncs、l360qcs、l245ncs，配合國(guó)產(chǎn)專利緩蝕劑ct2-19和ct2-19b的內(nèi)部防腐蝕工藝，并取得了良好的防腐效果。保證了氣田的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

五、連續(xù)油管的發(fā)展前景探析

結(jié)合目前連續(xù)油管作業(yè)的缺點(diǎn)，在油田開(kāi)發(fā)的后期，采用最佳的升級(jí)技術(shù)，不斷提高連續(xù)油管的應(yīng)用效果，提高連續(xù)油管作業(yè)施工的概率，并發(fā)揮連續(xù)油管的運(yùn)行能力。確保井下作業(yè)順利進(jìn)行，為油田生產(chǎn)提供更好的幫助。

分析了連續(xù)油管的發(fā)展前景，提高了連續(xù)油管地面控制設(shè)備的自動(dòng)化程度，不斷優(yōu)化連續(xù)油管運(yùn)行的技術(shù)措施，提高了地下運(yùn)行速度，縮短了運(yùn)行施工周期。確保地下工程順利完成。研究地下工具，使之符合連續(xù)油管技術(shù)措施，提高油田開(kāi)發(fā)后期水平井施工水平，采取最佳技術(shù)措施提高潛在產(chǎn)量，提高油藏產(chǎn)量;滿足油田開(kāi)發(fā)的產(chǎn)能要求。

不斷改進(jìn)連續(xù)油管的材料，并將新材料技術(shù)應(yīng)用于改變直徑或錐度的連續(xù)油管的應(yīng)用，以解決特殊井地下作業(yè)的難題。減少連續(xù)油管的磨損，延長(zhǎng)連續(xù)油管的使用壽命，有利于深井的地下作業(yè)。

結(jié)合油田開(kāi)發(fā)的數(shù)字管理措施，不斷提高連續(xù)管道技術(shù)的智能管理水平，實(shí)現(xiàn)人工智能。確定了連續(xù)油管運(yùn)行的管理軟件和硬件系統(tǒng)，保證了井下運(yùn)行的順利施工。通過(guò)自動(dòng)化操作技術(shù)措施，解決了油水修復(fù)、油水井大修和增產(chǎn)注水等問(wèn)題，促進(jìn)了油田開(kāi)發(fā)后期的發(fā)展，提高了剩余油的產(chǎn)量。

結(jié)語(yǔ)

無(wú)論是早期的選材、使用過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、后期的評(píng)價(jià)，對(duì)高硫氣田的腐蝕控制都必須從優(yōu)化的角度出發(fā)，在進(jìn)行各種試驗(yàn)時(shí)，需要結(jié)合一定的腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)置.這樣，整體形成一個(gè)更系統(tǒng)的方案，在不同的條件下，可以了解腐蝕特性，從而進(jìn)一步掌握腐蝕控制技術(shù)。

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