普光氣田集輸系統(tǒng)腐蝕控制技術(shù)

蘭勇 王健 田燁瑞 程小波 黃明奎

【摘要】普光氣田是國(guó)內(nèi)迄今為止規(guī)模最大、含硫及二氧化碳最高的特大型海相氣田，普光氣田集輸系統(tǒng)采用濕氣混輸工藝，綜合利用了“抗硫管材+陰極保護(hù)+緩蝕劑”的腐蝕控制技術(shù)，該技術(shù)對(duì)普光氣田集輸系統(tǒng)腐蝕起到了很好的控制作用。

【關(guān)鍵詞】腐蝕控制 緩蝕劑 批處理

1 抗硫材料的選擇

1.1 站內(nèi)管材選擇

從井口至第一個(gè)節(jié)流閥之間的管線由于比較接近井口，壓力很高，緩蝕劑在此加注困難，且管線相對(duì)較短，此段管線采用鎳合金管，并由相關(guān)廠家提供配套法蘭，以保證其安全性。加熱爐后采用鋼材為堿性吹氧轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉的L360管材，該管材是低硫和低磷的細(xì)晶全鎮(zhèn)靜純凈鋼，在生產(chǎn)過程對(duì)其夾雜物的成型進(jìn)行控制，并使其最小可能的出現(xiàn)非金屬夾雜物，管體的鐵素體晶粒為ASTM E112 NO.10級(jí)或更細(xì)；對(duì)所有等級(jí)的鋼管，整根鋼管進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，消除應(yīng)力熱處理后，須保證焊縫及熱影響區(qū)的宏觀硬度不超過22HRC。

根據(jù)NACE MR0175/ISO15156的要求，DN500以上的站內(nèi)酸氣管道采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS直縫埋弧焊鋼管；DN400以下（包括DN400）的酸氣管道采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS無縫鋼管。

1.2 站外管材選擇

站外集輸管線D N 4 0 0以上（包括DN400）的管子采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS（或CSA Z245.1 Grade 359 Cat II）直縫埋弧焊抗硫鋼管，DN400以下的管子采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS（或ASTM A106-B）抗硫鋼管，腐蝕余量取3.2mm。同時(shí)配套相應(yīng)的緩蝕劑加注，對(duì)緩蝕劑提出相應(yīng)的技術(shù)要求，配合全面有效的腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)施對(duì)腐蝕進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄。

同時(shí)選取適當(dāng)區(qū)塊的一段管線采用抗硫雙金屬?gòu)?fù)合鋼管（抗硫碳鋼+內(nèi)襯耐蝕合金材料）作為試驗(yàn)段，檢驗(yàn)雙金屬?gòu)?fù)合鋼管的實(shí)際應(yīng)用效果。

1.3 彎管

集輸酸氣管線全部采用工廠預(yù)制的熱煨彎管，禁止使用現(xiàn)場(chǎng)冷彎彎管。

1.4 管件法蘭

管件、法蘭與系統(tǒng)中鋼管配套選材，即鎳基合金管線配鎳基合金管件，抗硫碳鋼管道配抗硫碳鋼管件，且其材料與相連管道的材料相同或相當(dāng)。其中法蘭還要與閥門配套，如果閥門采用堆焊鎳基合金的方案，則法蘭也需在其密封面堆焊，其它部位不變，以盡可能避免由于異種金屬接觸產(chǎn)生的電偶腐蝕。

2 外防腐技術(shù)

2.1 防腐層技術(shù)

普光氣田集輸系統(tǒng)對(duì)需要進(jìn)行內(nèi)表面防腐的設(shè)備，采用重防腐涂料；外表面防腐采用聚氨酯面漆、環(huán)氧云鐵中間漆、環(huán)氧富鋅底漆。

站外集輸管線采用加強(qiáng)級(jí)3PE涂層，熱煨彎管采用無溶劑環(huán)氧涂料+熱收縮帶纏繞的結(jié)構(gòu)，管道補(bǔ)口采用無溶劑液體環(huán)氧涂料+熱收縮帶方式。這種外防腐方式能夠有效隔斷管線與自然環(huán)境的接觸，防止水分、氧氣等對(duì)金屬外部的侵蝕；具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性、耐土壤腐蝕性能、耐陰極剝離性能、抗細(xì)菌腐蝕性能以及價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 陰極保護(hù)技術(shù)

完整而優(yōu)良的有機(jī)覆蓋層是管道陰極保護(hù)的前提，它可以降低陰極保護(hù)的電流密度，縮短陰極極化的時(shí)間，改善電流分布，擴(kuò)大保護(hù)范圍。陰極保護(hù)是一項(xiàng)成熟的管道外防腐保護(hù)技術(shù)，普光氣田集輸管道采用強(qiáng)制電流陰極，共設(shè)6座陰極保護(hù)站。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T21246—2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)量方法》，保護(hù)電位應(yīng)處于（瞬時(shí)斷電法，消除IR降）處于-0.85V～-1.15V（相對(duì)于飽和Cu/CuSO4參比電極）之間。

3 緩蝕劑加注與批處理

3.1 緩蝕劑批處理工藝

批處理的目的是在管線內(nèi)壁上形成一層堅(jiān)固的油溶性緩蝕劑膜。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，在每次批處理開始之前，都要在管線內(nèi)運(yùn)行鋼絲刷清管器清潔管壁及管道內(nèi)低洼處的積水。

3.1.1 批處理機(jī)理

批處理的緩蝕劑應(yīng)與柴油按比例1：1預(yù)先混合，緩蝕劑的化學(xué)組分對(duì)金屬表面有吸引力，在清管過程中會(huì)優(yōu)先沉積在金屬表面。批處理的過程中，要確保在兩個(gè)清管器之間投入足夠的緩蝕劑，以保證全周覆蓋。

批處理過程中會(huì)在管線內(nèi)壁形成大約3密爾厚的緩蝕劑涂層，它因自身粘性緊密吸附在管道內(nèi)壁，一定程度上阻止了含硫天然氣直接于管道內(nèi)壁的接觸，大大減少了硫化氫、二氧化碳酸性介質(zhì)對(duì)管道的腐蝕。

3.1.2 批處理工藝

（1）選用的緩蝕劑的性能特征。

CL545是預(yù)膜及批處理油溶性緩蝕劑，它是脂肪烴、芳香烴、咪唑等的混合物，是用于油氣井的穩(wěn)定性強(qiáng)的陽離子薄膜胺類緩蝕劑?？梢栽诠芫€內(nèi)壁上形成粘性極強(qiáng)的薄膜，從而有效防止采出流體中硫化氫、二氧化碳以及腐蝕性鹽水造成的腐蝕。根據(jù)普光氣田的工程數(shù)據(jù)，對(duì)于高含H2S和中等含量CO2氣體介質(zhì)和高含Cl-的水環(huán)境，CL545為目前已知的最佳產(chǎn)品。

（2）批處理工藝流程。

緩蝕劑預(yù)膜和批處理的基本流程：打開集氣站發(fā)球筒，置入導(dǎo)向清管器和涂膜清管器，在兩只清管器中間通過緩蝕劑移動(dòng)加注撬注入適量的柴油/預(yù)涂膜用緩蝕劑，關(guān)閉發(fā)球筒。投產(chǎn)前利用氮?dú)庾鳛閯?dòng)力源推動(dòng)導(dǎo)向清管器和涂膜清管器進(jìn)行柴油打底/緩蝕劑預(yù)涂膜，投產(chǎn)后利用管道輸送的高壓天然氣推動(dòng)導(dǎo)向清管器和涂膜清管器進(jìn)行柴油打底/緩蝕劑批處理作業(yè)。通過緩蝕劑預(yù)涂膜（批處理）在管道的內(nèi)壁形成一層保護(hù)膜，有效的阻止管道的腐蝕。

3.2 連續(xù)加注技術(shù)

3.2.1 連續(xù)加注緩蝕劑的性能指標(biāo)

CL1204是目前篩選的最適合普光工況的連續(xù)加注緩蝕劑，它是一種濃縮的、溶于水、在油-水系統(tǒng)中分散的季銨烷基吡啶類緩蝕劑，用于加注系統(tǒng)。CL1204可抑制由油氣系統(tǒng)生產(chǎn)液中的H2S、CO2和有機(jī)酸引起的腐蝕，還可清除腐蝕產(chǎn)物的碎片。

3.2.2 加注方式與加注量

緩蝕劑連續(xù)加注流程加注點(diǎn)設(shè)在每口井一級(jí)節(jié)流后管段以及酸氣管線出站發(fā)球筒前管段，由固定式緩蝕劑加注撬進(jìn)行連續(xù)加注，采用霧化工藝以保證足夠距離達(dá)到腐蝕控制的要求，選用中空式霧化噴頭，安裝在管線的中線部位，以保證霧化效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 何厚生，曹耀峰.普光高酸性氣田開發(fā)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2010：524-532

作者簡(jiǎn)介

蘭勇（1981年），男，助理工程師，從事石油集輸工藝技術(shù)研究與管理工作。