遼河油田聯合站污水罐剩余壽命預測研究

楊 娜，吳 明，齊 浩，謝 飛 （遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院，遼寧 撫順113001）

姜智文 （營口港務集團，遼寧 營口115000）

霍 磊 （中石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶163000）

儲罐是油品儲運主要的儲存設施，大量的應用于油田，在生產中有著極其重要的作用。遼河油田受地形地貌的影響，油區污水水質復雜，呈現礦化度高、含氧量高、Cl-含量高及硫酸鹽還原菌含量高的特點，導致污水罐比原油罐的腐蝕情況嚴重［1］。為此，筆者對遼河油田聯合站污水罐展開剩余壽命預測研究。

1 儲罐罐底的數學模型及評估方法

儲罐腐蝕檢測數據統計分析是評估儲罐使用壽命的重要依據，其局部腐蝕的最大深度是儲罐壽命的主要標志。假定其最大腐蝕深度為x，均值為μx，標準差為σx，儲罐的局部腐蝕中的最大腐蝕深度遵循Gumbel第一類極值分布［2］，其分布函數為：

式中，R為儲罐罐底的可靠度；xmax為儲罐罐底最大許可腐蝕深度。

文獻 ［5］提供了評定了儲罐罐底最小允許厚度需要的數據，即底板的最小允許厚度為2．54mm。根據極值分布，儲罐可使用壽命預測公式為［6］：

式中，NF為儲罐的可使用壽命，a；C為腐蝕余量，mm；vx為平均腐蝕速率，mm／a。

儲罐的剩余壽命ΔNF等于該罐的可使用壽命減去儲罐上一次檢修時儲罐的運行時間N：

2 實例分析

2011年9月10日對遼河油田曙光曙一聯合站3000m31號污水沉降罐進行調研，并對其罐底板進行檢測。該污水罐建于1990年，罐總高12．15m，罐底直徑18．9m，罐底板設計厚度為8mm。對罐底中幅板檢測厚度數據563個，最小厚度5．75mm，最大厚度6．18mm，均值厚度5．963mm，標準差0．1134mm。

在污水罐底板上從南到北選取15個測量區域，每個測量區域分為3～6不等的子區域 （見圖1），測量順序是從南到北依次測量區域1～15。在每個測量區域的檢測數據中取出1個最大值，這些最大值的集合將服從極值分布規律。選取污水罐底板上厚度的最小值，根據罐底板設計厚度，求得相應點上的最大腐蝕深度，該點的最大腐蝕深度除以該污水罐的使用時間，即可算出該點的腐蝕速率。

圖1 罐底板測厚示意圖

表1 儲罐底板的腐蝕數據統計分析表

儲罐底板的腐蝕數據統計分析表如表1所示。對表1的數據進行統計分析，其結果如下：儲罐底板最大腐蝕深度均值厚度μx=2．198mm，標準差σx=0．03529mm，平均腐蝕速率為vx=0．1046mm／a。根據μx=2．198，σx=0．03529，以及式（3）、（6）計算出可靠度R=0．999。根據式（4）、（7）算出可使用壽命NF=32．2a。根據式（8）得出該污水罐的剩余壽命ΔNF=11．2a。

文獻 ［7］規定：油罐的修理周期一般為5～7a，新建油罐第1次修理周期不宜超過10a。通過實際檢測數據分析，認為遼河油田曙光曙一污水罐使用狀況良好，可根據實際情況適當的延長污水罐的檢修周期。

3 結 論

為保證油田的正常運行和安全生產，需要對污水罐剩余壽命進行分析評價和預測。由于污水罐罐底的最大腐蝕深度遵循Gumbel第一類極值分布，由此建立污水罐罐底的數學模型和評估方法。以遼河油田聯合站1號污水罐為實例進行剩余壽命預測并評估污水罐的檢修周期，預測結果表明該污水罐的剩余壽命為11．2a。通過對污水罐的實際檢測數據進行分析，認為遼河油田聯合站污水罐使用狀況良好，可根據實際情況適當的延長污水罐的檢修周期。

［1］辛艷萍 ．鋼制油罐腐蝕機理及防護措施的改進 ［J］．中國石油大學勝利學院學報，2011，25（1）：21-23．

［2］帥健，許學瑞，韓克江 ．原油儲罐檢修周期 ［J］．石油學報，2012，33（1）：157-163．

［3］王琳 ．油田聯合站儲罐健康狀態評價技術研究及系統實現 ［D］．哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010．

［4］劉小寧 ．鋼制壓力容器與管道腐蝕剩余壽命可靠性預測 ［J］．石油機械，2005，33（2）：35-38．

［5］API Std 653-2009，Tank inspection and repairation and altberation and reconstruction ［S］．

［6］李國義，王愛芳，楊淑香 ．儲罐腐蝕剩余壽命計算 ［J］．大慶石油學院學報，2005，29（1）：67-68．

［7］SY／T5921-2011，立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護修理規程 ［S］．