腐蝕監測技術在氣田地面生產系統的應用

沈 群

（中國石油西南油氣田公司重慶氣礦，重慶 400021）

0 引言

目前通過智能及絕緣層檢測，能有效地掌握及控制天然氣集輸管道內外腐蝕情況，但針對站場內的地面集輸系統，較之定點測厚及超聲波檢測等手段，在線腐蝕監測能更實時、準確地反映管線的腐蝕狀況，達到預防或減少因腐蝕而發生生產事故的目的。

1 在線腐蝕監測技術

在線腐蝕監測技術包括線性極化電阻法（LPR）、電阻法（ER 探針）、滲氫監測法、電感阻抗法、試件失重法（掛片法）等［1-2］。目前中國石油西南油氣田公司重慶氣礦在用的有兩種，即掛片法和電阻法（ER探針）。

掛片法是通過對與所用金屬管道材質相同的試件稱重、記錄原始數據，然后將試件掛入所需監測的介質內，經過一定時間取出清洗腐蝕產物后再稱重，根據時間周期、試件表面積、材質密度、失重量計算其腐蝕速度的一種方法。該方法具有投資小，測試結果準確性高，腐蝕產物、微生物數據可直接獲取的優點，但獲得腐蝕數據較費時。

電阻法（ER 探針）是指在腐蝕性介質中，作為測量元件的金屬絲被腐蝕后，其長度不變、直徑減小，電阻增大，通過測試電阻的變化來換算出金屬絲腐蝕減薄量的一種方法。當所用金屬絲的材質與所測量的設備材質相同時，就可用金屬絲的腐蝕率近似代表設備的腐蝕率。

2 腐蝕監測技術的應用

2.1 系統的建立

為了能充分反映油氣田地面生產系統的腐蝕狀況，腐蝕監測點的選擇應遵循區域性、代表性、系統性原則［3］。經過多年建設，重慶氣礦已形成了以臥龍河為中心，以萬臥線、沙臥線、講渡線、龍忠線、復忠線5條原料氣干氣輸送管線為主的一套較為完善的地面集、輸、脫水腐蝕系統。

根據腐蝕監測技術原理，結合重慶氣礦的生產處理工藝特點，將氣礦地面生產系統分為了脫水前濕氣系統、分離器排污系統、氣田水回注系統、脫水后干氣4大系統。并依據腐蝕監測的建點原則，建立了覆蓋井口→分離器→采集氣管線→增壓脫水裝置→集輸干線整個系統的腐蝕監測網絡。

2.2 系統的監測

為系統地了解各個生產環節的腐蝕狀況，除主要監測介質的腐蝕速度外，還需同步對介質的溫度、壓力、流速進行監測，對地層產出氣的H2S、CO2進行檢測，對地層產出水進行組分分析，包括pH值、離子組成、總礦化度、水型、S2-、Fe2+、Fe3+、鐵細菌、腐蝕產物的檢測。通過對介質相關內容的分析，為系統評價腐蝕因素、防腐蝕技術的選擇等提供數據基礎。

由于油氣田生產系統各環節所輸送的介質時常變化，因此只有進行連續性的監測才能反映介質在不同時期、不同狀況下的腐蝕狀況（如含水率的變化等），從而掌握腐蝕因素、特點及變化規律，為防腐蝕提供科學的決策依據。

監測周期為前幾次監測按每30 天進行1 次，通過前幾次的監測介質腐蝕性強弱結果確定以后的監測周期（每2 個月或3 個月進行1 次監測）；電阻探針在線監測裝置則根據需要每3 個月進行一次數據采集，同時根據實際生產需要對特定區域進行不定期監測。

2.3 腐蝕數據處理

腐蝕掛片取出后應及時觀察、記錄腐蝕特征并拍照，保存好后在實驗室進行化驗處理。重慶氣礦腐蝕監測點數量較多，對每次檢測的數據都要進行分析比較，為方便管理，特開發了腐蝕監測數據庫。該數據庫的使用，實現了油氣田地面生產系統集輸管線的腐蝕速率、腐蝕因素及相關數據的存儲和管理，為油氣田防腐蝕工作的開展提供了幫助。

3 重慶氣礦腐蝕監測的效果及評價

3.1 生產系統腐蝕狀況

重慶氣礦自2000 年開展腐蝕監測工作，2008 年建立并完善了地面生產腐蝕監測系統，截至目前，共建立了239個監測點，其中腐蝕掛片133個，腐蝕探針106 個；共進行了11 次系統監測，取得掛片及探針數據4 092 個，分期報告11 期，總結報告3 期。各系統不同時期的腐蝕狀況如下。

1）脫水前濕氣系統。脫水前濕氣系統各期監測的腐蝕速度平均值見圖1。從圖中可看出，各期監測腐蝕速度平均值均低于0.025 mm／a，屬于輕度腐蝕范疇。但有個別監測點腐蝕速度值較高，如云安012-1 井天高線B 段出站管線腐蝕速度達0.629 5 mm／a（極重腐蝕），局部腐蝕速度甚至達3.724 5 mm／a。

2）脫水后干氣系統。脫水后干氣系統各期監測腐蝕速度平均值見圖2。從圖中看出，各期監測腐蝕速度平均值均低于0.025 mm／a，屬于輕度腐蝕范疇。但也存在個別監測點腐蝕速度較高，如張家場站脫水后管線探針監測腐蝕速度達0.376 4 mm／a（極重腐蝕）。

圖1 脫水前濕氣系統各期監測腐蝕速度平均值圖

圖2 脫水后干氣系統各期監測腐蝕速度平均值圖

3）分離器排污系統。分離器排污系統各期監測腐蝕速度平均值見圖3。從圖中可看出，分離器排污系統介質腐蝕速度較脫水前、后生產系統腐蝕情況略微嚴重。

圖3 分離器排污系統各期監測腐蝕速度平均值圖

4）氣田水回注系統。氣田水回注系統各期監測腐蝕速度平均值見圖4。從圖中可看出，氣田水回注系統介質腐蝕速度平均值都在0.31 mm／a 以上，不符合SY／T5329-94碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法中對注水水質腐蝕速度小于0.076 mm／a的規定，按照美國腐蝕工程師協會RP 0774-2005油氣田生產中腐蝕掛片的準備、安裝、分析以及試驗數據的解釋中對腐蝕程度的劃分，其腐蝕速度屬于極嚴重腐蝕。

圖4 氣田水回注系統各期監測腐蝕速度平均值圖

3.2 應用效果及評價

通過以上對重慶氣礦近幾年的在線腐蝕分析，可知脫水后的管線較脫水前的平均腐蝕速度要低，分離器排污系統腐蝕速度相對要高些，而氣田水回注系統因介質腐蝕性較強，在4個系統中的腐蝕速度值最高，這也與實際的生產現狀相符。盡管生產系統整體腐蝕速度不高，但針對個別腐蝕速度較高或異常情況，也分析了其原因，如管網系統調整引起的介質含硫量變化、氣井酸化解堵時發生的帶液情況等。

在線腐蝕監測技術盡管以點帶面，但能在短期內及時有效地反映出管道腐蝕狀況，因此可以根據結果分析腐蝕變化原因，提出有針對性的防腐建議；在開展管線內防腐的同時，可用監測手段有效檢驗內防腐的效果，為更好地篩選出具有針對性的管線內防腐措施提供重要依據。

4 結束語

要完整了解管道的腐蝕因素，掌握腐蝕規律，預防事故發生，有效地指導和評價防腐措施，應建立完整的地面生產腐蝕監測系統，并進行不斷完善。同時由于各種在線腐蝕監測方法及其結果存在一定的誤差，因此應采取兩種或多種手段來監測，以彌補各監測方法的局限性，從而改進對不同生產系統的腐蝕監測效果。

［1］鄭立彬.在線腐蝕監測技術在輸氣管道的應用［J］.石油與裝備，2009，25（2）：67-68.

［2］殷朋.內腐蝕在線監測技術在輸氣管道中的應用［J］.腐蝕與防護，2003，24（5）：213-215.

［3］湯天遴，毛彥一.中原油田生產系統腐蝕監測技術［J］.石油化工腐蝕與腐蝕，2001，18（4）：45-48.