非金屬管在油田的應用及探討

郭 強 孫陽洋 劉興茂 羅琪琳

中國石油塔里木油田開發事業部輪南作業區，新疆 庫爾勒 841000

0 前言

某油田是塔里木盆地開發最早的油田，位于塔里木盆地北部，主要地貌為戈壁、沼澤和鹽沼，地表多為鹽浸土，地下水比較豐富，腐蝕性較強。地下水和油田采出水的水質較差，采出水的礦化度達234 698mg/L，水中離子復雜，對金屬的腐蝕性很強。目前油田已經進入高含水期，金屬集油管線的腐蝕問題日益突出，個別管線使用1年就出現腐蝕穿孔。2000年開始，該油田對集油、注水系統逐步采用了玻璃鋼管、鋼骨架復合管和柔性復合管（高壓、低壓）三種非金屬管替代金屬管，以滿足油田生產需要。

1 非金屬管特性

1.1 耐腐蝕性強

能耐酸、堿、鹽等絕大多數介質的浸蝕，在電解質溶液中不產生離子溶解現象，具有良好的化學穩定性，不受油田污水和土壤的腐蝕［1］。

1.2 隔熱效果好

導熱系數為 0.20～0.30W/m·℃，為金屬材料的1/100～1/1 000，材質的隔熱效果比鋼材好，管道內部介質溫降小，一般距離小于10 km的單井集輸管線不需要進行保溫［2］。

1.3 水力性能好

管道內壁光滑度高，摩阻系數小，絕對粗糙度為0.001 5～0.01mm，為新無縫鋼管的 1/10～1/100，輸送流體時，阻力損失小，不易結垢，非常適用于污水礦化度較高的油氣田［3～4］。

1.4 可操作性強

重量是鋼管的1/3，搬運、施工方便，運輸費用低（柔性管的單根長度可達1 000m，彎曲半徑小于1m，整盤裝運）。現場使用不銹鋼卡扣、絲扣、承插等方式連接，方便快捷，省去焊接工序，縮短工期，減少施工費用。

1.5 適應性強

非金屬管的使用壽命一般在30～50年，不僅可應用油田集輸管線，而且可應用于油田注水管線（其壓力可以達到 32MPa）［5］。

2 現場應用情況及效果評價

2.1 集輸系統

該油田目前集輸系統建有計量間7座，油井111口，集輸管線總長約150 km（不含復線），其中應用鋼骨架復合管21.9 km，玻璃鋼管18.2 km，柔性復合管10 km，非金屬管應用達到33.4%。

通過現場使用情況，該油田集輸系統中最早采用鋼骨架復合管（LN2-23-3至4#計量間）的單井集輸管道使用了11年，最早使用的玻璃鋼管（LN2-3-H1至6#計量間）的單井集輸管道使用了10年，未出現問題。相對于同期更換的金屬管抗腐蝕效果非常顯著，杜絕了投產后因腐蝕引起的管線穿孔現象，簡化了現場施工工藝，減少了環境污染和人體傷害。非金屬管防垢效果顯著，以LN3-10井的集輸管道為例，LN3-10井產液在金屬管道上結垢非常嚴重，在該管道更換為非金屬管之前，基本上每月井口回壓就達到1.5MPa，需要通過酸洗來解決問題。2005年該管道由DN 100的鋼管更換為DN 100玻璃鋼管，設計壓力1.6MPa，采用承插式連接方式，更換后該井一直運行正常，降低了運行成本，減輕了工作強度。2008年油田首次使用柔性復合管，由于單管長度長，連接方式簡便，在11口井的管線更換中相對于金屬管更換節省工期70 d，對產量無較大影響，至今未發生腐蝕穿孔現象。

2.2 注水系統

近年來，注水開發成為油田開發的主要方式，“注好水、注夠水、有效注水、精細注水”是注水開發的核心，注水水質達標又是注水開發最基本的要求。為保證注水水質，克服長距離輸送給回注水帶來二次污染，減少金屬管頻繁穿孔對油田地質注水的影響，作業區從2000年開始引進非金屬管，并應用在油田的單井注水井管線上，最早在LN2-2-2井使用DN 100的玻璃鋼管，管線設計壓力為16 MPa，采用承插式連接方式；2008年油田首次在LG7-5井使用高壓柔性管，該管直徑為DN 50，采用絲扣連接方式，相對于玻璃鋼管，高壓柔性復合管在連接質量和施工進度上優勢更明顯。目前非金屬管已在油田單井注水管線中占主導地位，作業區目前32口注水井中有17口采用玻璃鋼管，4口采用高壓柔性復合管，總長度達25 km。

圖1為聯合站出站水水質、配水間水質和注水井井口水質現場化驗實際數據，通過圖1中各節點的數據對比可以看出：配水間水質明顯差于出站水水質，主要原因是注水干線采用鋼管，鋼管長時間運行結垢及腐蝕對水質造成二次污染。但是配水間至單井井口的水質基本上沒有變化，說明單井注水管線采用非金屬管后基本上消除了回注水二次污染。可見非金屬管的應用有效解決了污水輸送過程中金屬管對回注水的二次污染問題。

圖1 不同節點水質對比

從統計數據得出，該油田采用非金屬管后單井注水管線未發生穿孔事故，而同期新建的鋼制注水管線平均穿孔5次/a以上，非金屬管的使用提高了油田注水時率，減少了維護工作量。但管道由于人為原因造成破壞后的修復需要依托廠家，修復周期在3 d左右，效率較低。

3 結語

a）非金屬管不僅克服了鋼質管不耐腐蝕易結垢的缺陷，而且技術可靠，在節省管道施工、保溫、維護、維修等費用方面比鋼質管有明顯優勢，綜合性能好，性價比高，具有推廣價值。

b）國內油氣田應用的非金屬管種類較多，包括玻璃鋼管、鋼骨架復合管、塑料合金復合管和柔性復合管等多種產品類型，不同的非金屬管具有的優缺點各不相同，因此非金屬管道的設計和施工應充分考慮現場工況和施工條件［6～7］。

c）非金屬管的抗破壞性能較差，現場施工工程中尤其是道路穿越和管線穿越時，一定要做好相應的防護措施。對雨水較多的地方，穿越處的回填土應按要求進行夯實，防止因雨水導致地表下陷使管線受到外力破壞。

d）非金屬管的接頭連接方式多，相比較而言金屬卡箍連接方式在現場施工過程中較方便，但是管道非金屬和金屬轉換處的質量以及連接處防腐的質量直接影響管道的使用壽命，承插式和螺紋等不需要金屬構件的連接方式，質量可靠，管道使用壽命長，但現場施工較麻煩。

e）非金屬管維修是制約其發展的環節，目前現場出現問題需要依靠廠家進行修復，不僅費用高，而且降低了搶險效率，影響油田的生產。建議對油田搶險隊伍進行專業培訓，掌握各種非金屬管的搶維修技術，配套相應的專業工具，保證非金屬管出現事故時能及時處理。

［1］葉 帆.凝析氣田集輸管道腐蝕原因分析 ［J］.天然氣與石油，2010，28（1）：10-13.

［2］謝 飛.玻璃內襯管道在低溫集油中的應用［J］.油氣儲運，2009，28（12）：65-67.

［3］王麗娟，田 軍，薛群基.油氣田管道防蠟、減阻、防腐技術的發展及現狀［J］.天然氣與石油，2000，18（4）：11-12.

［4］趙小兵.非金屬管材在油田集輸系統的應用探討 ［J］.油氣田地面工程，2010，29（8）：55-56.

［5］李發根，魏 斌，邵曉東，等.高腐蝕性油氣田用雙金屬復合管［J］.油氣儲運，2010，29（5）：359-362.

［6］龍媛媛.非金屬防腐管道的中試應用及性能評價［J］.石油工程建設，2007，33（1）：58-59.

［7］張超逸，黃 坤，趙孟卿，等.LNG海底低溫管道探討［J］.天然氣與石油，2011，29（4）：6-8.