普光氣田集輸系統綜合防腐技術*

普光氣田集輸系統綜合防腐技術*

龔金海 劉德緒 高繼峰 蓋潔超

中國石化中原石油勘探局勘察設計研究院

針對高含硫天然氣腐蝕性強的特點，設計了緩蝕劑管道預膜和連續加注工藝；集成腐蝕掛片、電阻探針、電指紋等多種腐蝕監測方法，監測站場和管道的腐蝕速率；引進智能檢測技術獲取管道內外壁、焊縫的腐蝕狀況；研發全線陰極保護技術以控制酸性土壤環境下管道外腐蝕，形成了獨具特色的緩蝕劑、腐蝕監測、智能檢測、陰極保護綜合防腐技術，滿足了普光氣田集輸系統的防腐要求。

普光氣田；集輸系統；高含硫天然氣；腐蝕；緩蝕劑

普光氣田天然氣中的硫化氫含量高達15%，二氧化碳含量為8%～10%。考慮到濕氣集輸成本較低，因此普光氣田集輸系統采用濕氣集輸工藝。但混有凝析水的高含硫天然氣腐蝕環境異常惡劣，腐蝕控制極具挑戰。為此，綜合采用多種腐蝕控制技術，有效地控制了集輸系統的腐蝕。

1 緩蝕劑預膜和連續加注工藝

普光氣田緩蝕劑加注采用預膜和連續注入工藝。預膜型緩蝕劑首先在管壁形成一層均勻致密的保護膜，將腐蝕介質和管壁隔離開來，起到防腐效果。隨著時間的延長，緩蝕劑保護膜會逐漸失去保護效果，因此在生產過程中還采用緩蝕劑連續加注工藝，對預膜緩蝕劑進行補充和修復，通過協同效應可以起到更好的防腐效果。與此同時，每隔一個月再次對管線進行預膜（又叫批處理）。

截至2012年4月底，普光氣田共使用預膜緩蝕劑100立方米以上，連續加注緩蝕劑約1300立方米。

2 腐蝕監測

普光氣田站場采用腐蝕掛片（CC）、電阻探針（ER）、線形極化探針（LPR）、便攜式氫通量測量儀進行腐蝕監測，并設置水分析取樣點，定期進行鐵離子分析，間接了解腐蝕情況。管線采用電指紋（FSM）系統進行監測，隨時掌握管道的腐蝕數據。除腐蝕掛片外的所有在線監測方法測量的數據通過網絡傳至站控室和中控室。使用Multi Trend數據管理軟件，將監測數據存儲到數據庫中，并由監測數據形成三維腐蝕痕跡位置圖，進行實時在線監測和數據分析處理，掌握腐蝕狀況和變化趨勢。

根據布點原則，普光氣田主體集氣站共設置了139個電阻探針監測點，138個腐蝕掛片監測點，17個線性極化探針監測點，19個管道FSM監測點。以上的布局方式，兼顧了液相和氣相，對于焊縫和溫度壓力劇烈變化部位監控、緩蝕劑加注效果分析、閉塞區監控、點蝕趨勢監控都有兼顧。同一位置采用多種方式聯用，提高了監測準確性和及時性。

在線腐蝕監測數據表明，集輸系統平均腐蝕速率處于較低水平，2011年平均腐蝕速率為0.059毫米/年，2012年平均腐蝕速率為0.040毫米/年，優于行業標準（0.076毫米/年），系統腐蝕失效風險相對效小。

腐蝕監測系統存在的主要問題如下：一是腐蝕監測數據具有一定的離散特征，監測數據受線路內氣體流速、氣液環境、緩蝕劑分布、沉積硫等因素的影響；二是站內監測數據反映輸送介質的平均腐蝕性能，難以反映站內線路、設備的局部腐蝕情況；三是受酸氣沖擊振動，部分腐蝕掛片支架變形，部分電阻探針發生開裂和損傷，導致掛片和探針故障；線性極化探針僅適用于電解質環境，且表面易被污染，導致數據可用性差。

3 智能檢測

為了全面直觀了解集輸系統腐蝕現狀，普光氣田引進了智能檢測系統。智能檢測的主要目的是對輸送管道內壁的腐蝕狀況進行檢測，對管道缺陷及設施進行準確定位，及時了解管線變形及腐蝕情況，掌握管道的原始數據，并在投產后進行周期性檢測對比，預測泄漏發生的可能性，為系統的及時維護與檢修提供科學依據。智能清管檢測的主要內容是：管道清潔（用清管球對管道進行清潔和校量）、幾何變形檢測（變形傳感器檢測結構的幾何變形）、漏磁金屬損失檢測（漏磁檢測管道內壁的腐蝕情況）等。

普光氣田投產前（2009年5月～2010年1月）進行了一次智能檢測，投產后（2010年10月～2011年6月）又進行了幾次智能檢測，同時對智能檢測的部分缺陷點經過了開挖驗證。第一次檢測發現10個外部缺陷點，第二次檢測新增6個內部腐蝕缺陷點（超過壁厚10%），第三次檢測新增4個內部腐蝕缺陷點。集輸管道運行三年多僅出現10個內部腐蝕缺陷點，表明集輸系統綜合腐蝕控制措施十分有效。

4 陰極保護

針對普光氣田地處復雜山地，山高多雨的實際情況，集輸管道采用3層PE防腐層與陰極保護相結合的外防腐控制措施，并實現了陰極保護數據的遠程監控。普光氣田集輸管道采用強制電流陰極保護，共設6座陰極保護站。為提高陰極保護電位，配套安裝了部分鎂合金犧牲陽極地床。

普光氣田生產運行初期，由于部分陰極保護絕緣裝置失效、漏電等原因，陰極保護電流大量流失，導致陰極保護系統不能正常運行。2011年對陰極保護系統進行了優化，對絕緣裝置、恒電位儀、閥室接地系統等進行了改造完善，在部分漏電嚴重的閥室，加裝鎂合金犧牲陽極地床。整改后的檢測分析表明，管道全線陰極保護電位完全達到-0.85 V的設計要求。

5 認識與建議

（1）普光氣田自開發以來未發生硫化氫應力開裂，在有效控制系統腐蝕的同時，實現了安全生產零事故。因此，通過普光氣田獨具特色的緩蝕劑、腐蝕監測、智能檢測、陰極保護綜合防腐技術，滿足了普光氣田集輸系統的防腐要求。

（2）站內在線腐蝕監測數據為輸送介質的平均腐蝕速率，不能全面反映管線和設備局部腐蝕情況，因此應研究建立局部腐蝕預測手段。此外，緩蝕劑的預膜效果尚無有效的評價手段，需要研究建立緩蝕劑涂膜時效評價的技術手段。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.038

基金論文：國家科技重大專項“高含硫氣藏安全高效開發技術（二期）”（2011ZX05017）。