含CO2天然氣管線在線腐蝕檢測分析系統

于生 謝偉 王世剛 程振華 (吉林油田公司勘察設計院)

(收稿日期 2011-01-14)

含CO2天然氣管線在線腐蝕檢測分析系統

于生 謝偉 王世剛 程振華 (吉林油田公司勘察設計院)

為了解決長嶺氣田含CO2天然氣開發過程中地面集輸系統CO2腐蝕防護問題，采用腐蝕掛片法和電阻探針法對天然氣管網系統進行了在線檢測。對現場檢測數據進行腐蝕評價分析，結果反映管線內腐蝕程度均屬低度腐蝕。長嶺氣田建立了腐蝕與防護數據庫管理系統，實現了腐蝕危害統計評價智能化，提升了油田防腐維護管理水平。

長嶺氣田 天然氣管線 高壓高含CO2腐蝕檢測 數據庫

從試采情況看，長深1、長深1-2天然氣CO2含量25%～32%，壓力32 MPa，長嶺氣田屬典型的高壓高CO2氣田。高含CO2給氣田的開發帶來了很大的麻煩，CO2腐蝕將給設施造成嚴重的危害，因此CO2腐蝕防護成為長嶺氣田試采配套地面集輸與外輸系統安全運行的關鍵環節。腐蝕檢測技術已經成為國內外油氣田防腐工作不可缺少的手段[1-3]。

1 腐蝕檢測方法簡介

腐蝕檢測的方法很多，分為直接測試腐蝕速率方法和間接判斷腐蝕傾向方法。

直接測試腐蝕速率的方法有：腐蝕掛片法、腐蝕電阻探針法、線性極化電阻法、超聲波探傷測厚法、Microcor測量電感阻抗法、開挖檢查法、地面檢查法等。

間接判斷腐蝕傾向的方法有：pH值測試法、細菌含量測試法、總鐵含量檢測法、測定水中溶解性氣體法、測定天然氣中CO2分壓法、軟件預測法、電子顯微鏡與X射線衍射法、天然氣露點法、電偶/電位測量法、氫滲透等。

腐蝕檢測的主要功能包括：

◇可以使生產裝置處于監控狀態；

◇可以優化防腐工藝、減緩腐蝕、延長設備檢修期；

◇可以減少事故和非計劃停車等；

◇加速油氣田防腐管理工作的提升。

2 腐蝕檢測方法的選取

通過室內評價研究，無論是在液相環境，還是氣相環境，CO2對材質的腐蝕形貌主要表現為均勻腐蝕，表面點蝕和局部腐蝕非常微小（溫度小于60℃時）。

針對長嶺氣田高壓高CO2特點，經過對比篩選，采用最常用、最有效的腐蝕掛片法和電阻探針法。因為它們都能滿足：

◇可以檢測均勻腐蝕；

◇可以在高壓的環境下工作，工作壓力最多達到40 MPa；

◇可以在線使用。

2.1 腐蝕掛片法

腐蝕掛片直觀地反映管道內氣體介質所造成的腐蝕形貌和計算腐蝕速率[4]，是油田腐蝕檢測中使用最廣泛，也是最直接、有效的方法。用電子顯微鏡測量坑的深度并計算點蝕速率，觀察點蝕的形狀還能判斷腐蝕的類型。另外，分析上面附著的垢樣可以知道結垢的類型，并采取相應阻垢措施。腐蝕掛片經過處理后，從失重可以計算出其放置期內的平均腐蝕速率。

2.2 電阻探針法

電阻探針法的原理是歐姆定律，具有靈敏、快速、連續、操作簡便等特點，可實時測量管道內氣體介質腐蝕速率。通過定期對檢測數據的下載，應用相關軟件對腐蝕速率進行分析，來完成對系統腐蝕速率的測定；同時比較不同階段腐蝕速率的變化，對比不同緩蝕劑的緩蝕效果。電阻探針的形式有T、S、W型。該套裝置包括電阻探針、AccessFitting、Remote Data Collector、Data Logging和相關軟件。

3 現場應用情況

根據現場應用試驗要求，結合長嶺1#集氣站及天然氣外輸管網系統的總體布局情況，共布置7個腐蝕檢測點，其中掛片檢測點3個，探針檢測點4個，包括長嶺1#集氣站2個（探針、掛片各1個），前大氣站2個（探針、掛片各1個），甲醇廠氣站2個（探針、掛片各1個），二廠氣站1個（探針）。腐蝕檢測相關設備見圖1。

圖1 腐蝕檢測相關設備

外輸管網系統中前大、甲醇廠、二廠分輸站已開始輸氣，已具備腐蝕檢測的條件。

在前大分輸站安裝1個掛片，在甲醇廠分輸站安裝1個掛片和一個探針，在二廠分輸站安裝1個探針。

對前大、甲醇廠分輸站取出的腐蝕掛片進行了處理，同時也對甲醇廠、二廠分輸站的電阻探針進行了數據下載，并利用電阻探針配套軟件作了分析。現場檢測數據結果見表1。

表1 檢測點流體參數與腐蝕速率

從現場檢測得出的數據表明，前大—甲醇廠—二廠管線內腐蝕程度均屬低度腐蝕，說明該系統目前運行安全。

4 腐蝕與防護數據庫管理系統

酸性油氣田投產以后，隨著防腐工作的不斷深入和開展，將會產生大量的腐蝕信息圖片、數據和資料，利用計算機程序來評價處理這些錯綜復雜的腐蝕數據和資料將事半功倍。建立腐蝕與防護數據庫管理系統，實現腐蝕危害統計評價智能化[5]，這將逐漸成為各油氣田防腐研究工作的重要手段和趨勢。

針對長嶺1#集氣站及天然氣外輸管網系統的腐蝕數據庫，主要實現如下功能：

◇局域網內不同級別的用戶查詢；

◇不同階段油氣水變化數據的動態比較；

◇不同階段腐蝕檢測數據的動態比較；

◇部分外腐蝕數據的歸納和總結；

◇能夠統計緩蝕劑加注的動態曲線；

◇對一些重要的內容能夠進行動態鏈接；

◇對重要的腐蝕檢測數據能夠進行查詢、打印并形成報表。

腐蝕數據錄入與查詢主要包括三個方面：

（1）腐蝕檢測信息錄入與查詢。單擊“腐蝕檢測信息”，界面右邊會出現一個流程圖，在流程圖中用戶可在任意位置添加檢測點，利用這些檢測點用戶可錄入、查看信息（圖2）。在流程圖上，用戶右鍵點擊檢測點，能填寫該點所在管道的信息，點擊任意一個檢測點后能進入該檢測點的詳細信息界面，其中包括流程信息、腐蝕掛片法、電阻探針法、線性極化電阻法、超聲波測厚法、腐蝕傾向判斷。

圖2 腐蝕檢測信息錄入與查詢界面

（2）腐蝕掛片數據錄入與查詢。用戶需要錄入掛片減重、掛片面積、時間等數據后，系統將自動計算出該點的平均腐蝕速率，同時用戶可將該點的圖片錄入到數據庫中，系統還能通過折線圖的方式顯示腐蝕速率。

（3）電阻探針檢測數據錄入與查詢。用戶需要錄入探針類型、采樣間隔等數據，同時用戶可將該點的圖片錄入到數據庫中，系統還能通過折線圖的方式顯示腐蝕速率。

數據庫的預警功能主要體現在，程序語言可以自動將錄入的腐蝕速率信息跟控制標準進行對比，在一定差值范圍內用不同顏色進行表示，以便及時提醒用戶腐蝕的危險程度。

5 總結

（1）通過CO2腐蝕檢測，評價了管線內腐蝕程度，分析了腐蝕變化規律，對管道進行了腐蝕風險的評估和預警，減少腐蝕危害，預防事故發生，有效指導長嶺氣田含CO2天然氣地面集輸系統CO2防護工作。

（2）建立腐蝕與防護數據庫管理系統，提升油田防腐工作的管理水平，節約了生產成本，創造了良好的經濟效益和社會效益。

（3）在線腐蝕檢測技術應用前景非常廣泛，將在吉林油田長嶺氣田、黑59和黑79 CO2驅油地面集輸處理系統進一步推廣應用，為油田產能建設做出貢獻。

[1]張學元，邸超，雷良才.二氧化碳腐蝕與控制[M].北京：化學工業出版社，2000．

[2]李章亞.油氣田腐蝕與防護技術手冊[M].北京：石油工業出版社，1996．

[3]陳卓元,王鳳平,張學元，等.二氧化碳腐蝕防護對策及發展趨勢[J].材料開發與應用,1998，13(6):15-17．

[4]曹楚南.腐蝕試驗數據的統計分析[M].北京：化學工業出版社，1998．

[5]李長榮.腐蝕數據庫設計[J].中國腐蝕與防護學報，1991，11(2):139-144．

(收稿日期 2011-01-14)

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.020

于生，1987年畢業于吉林化工學院，高級工程師，現任吉林油田勘察設計院采氣所所長，E-mail：chevy3@163.com，地址：吉林省松原市寧江區沿江西路166號勘察設計院采氣所，138000。