高溫高壓氣田集氣管材的優選

塔里木油田公司

高溫高壓氣田集氣管材的優選

趙建彬 劉百春 許愛華 李國娜 牟曉波塔里木油田公司

通過對已采用集氣管材的優缺點及投資對比分析，結合安全、運行管理、維護等因素，目前形成了塔里木高溫高壓氣田集氣管線選材的標準模式：對于單井產量不高，集氣系統的運行溫度低于45℃，流速較低的氣田，推薦采用碳鋼+緩蝕劑的防腐模式；對于氣田單井產量高，集氣系統的運行溫度高于45℃，單井站、集氣站內管線、管件推薦采用本質防腐（如22Cr、316L等）；采集氣管線推薦采用雙金屬復合管。

集氣管材；高溫高壓；設計優選；塔里木

1 已用管材

針對塔里木氣田高溫高壓及不含硫化氫的不同特點，目前已投產氣田的集氣系統管材考慮本質防腐方式主要有22Cr雙相不銹鋼、316L不銹鋼和316L雙金屬復合鋼3種；非本質防腐為碳鋼+緩蝕劑。

1.122 Cr雙相不銹鋼管

22Cr雙相不銹鋼合金元素主要是Cr、Ni、Mo和N，含有約22%～23%的鉻，5%的鎳，3%的鉬和0.15%的氮，理論情況下其顯微組織應為大約50%的鐵素體和大約50%的奧氏體雙相組織，實際產品中兩種組織成分一般在40%～60%內。生產時通過正確控制化學成分和熱處理工藝，22Cr雙相不銹鋼能將奧氏體不銹鋼的優良韌性與鐵素體不銹鋼的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，使其具有較高的耐點蝕、均勻腐蝕、應力腐蝕開裂的能力。

1.2316 L雙金屬復合管

316L雙金屬復合管以碳鋼管為基材，316L材料為內襯層，充分發揮碳鋼管優良的機械力學性能和價廉特征及316L較優異的耐蝕性能，從而使其具有較優異的耐蝕性和優良的機械力學性能。復合管一般可分為冶金復合管、機械復合管兩種，機械復合管其碳鋼基層和不銹鋼襯層是一種機械結合狀態，在高溫下可能出現內覆層失穩、鼓泡，一般作為直管使用不能用來加工管件；冶金結合復合鋼管基本克服了機械復合鋼管存在的問題，但其加工設備投資大，產品價格較貴，目前超過純內襯材料價格的1/2，多用來加工管件及彎管等。

1.3316 L不銹鋼管

316L不銹鋼其防腐能力較強，抗點蝕能力不如碳鋼+緩蝕劑，抗氯化物應力腐蝕較差，其屈服強度較低，相同壓力情況下管材重量大，投資較高。316L不銹鋼管最早在牙哈凝析氣田天然氣集氣管網使用，目前一般用作站場管線、管件及雙金屬復合管的襯管。

1.4 碳鋼+緩蝕劑

碳鋼+緩蝕劑防腐方案是通過加入緩蝕劑抑制碳鋼在腐蝕介質中的電化學過程，減緩了電化學腐蝕速度，其一次性投入低，但溫度及流速對其使用效果影響嚴重，使用過程中管理難度也較大，緩蝕劑在現場應用前都需經實驗室的性能評價。實驗室評價條件與現場存在較大差異，故對緩蝕劑需定期進行評價調整；緩蝕劑在使用過程中與介質組分以及其他藥劑存在配伍性問題；需在有代表性的位置設置腐蝕監測設施，對彎頭、三通、大小頭、盲端等腐蝕風險較大的特殊位置，還須定期進行人工壁厚檢測。目前塔里木氣田已采用腐蝕監測措施有失重掛片、電阻法、FSM—全周向腐蝕監測技術、超聲波或測厚儀不定期檢測彎頭、大小頭、盲段等；需利用智能清管器進行內腐蝕檢測。

2 選材對比

（1）結合目前使用情況，采用碳鋼+緩蝕劑集輸系統前期投資最少，但運行溫度一般不能超過45℃，流速不能太高，配套的緩蝕劑注入設施及腐蝕監測設施較多，對緩蝕劑的使用效果需要定期評價，同時結合監測結果還需進一步篩選緩蝕劑。針對塔里木高溫高壓氣田地形起伏大、點多面廣、氣田運行管理人員較少的特點，采用此方案，運行管理難度加大，運行總費用較高。

（2）22Cr雙相不銹鋼將奧氏體不銹鋼的韌性與鐵素體不銹鋼的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合，防腐防護效果最好，可適當放大產量。使用過程中還沒有發現腐蝕現象，目前國內已有多個廠家生產，與進口管材相比價格已下降較多，其總投資居中。

（3）316L不銹鋼由于其屈服強度最低，抗點蝕能力不如碳鋼+緩蝕劑，抗Cl-防腐效果較差，用作集氣管線，由于集輸壓力高使得管材重量最大，投資最高，但也可以考慮適當放大產量。

（4）316L雙金屬復合鋼管投資最低，但對其技術要求高，采購條件比較嚴格，現場焊接工藝較復雜，對施工條件有一定要求，耐氯化物應力腐蝕性能不如22Cr雙相不銹鋼管，但也可適當放大流速。

以上4種集氣管材選擇中除22Cr雙相不銹鋼可不設置陰極保護系統，其他都需要設置陰極保護系統。

3 結論

通過對已采用集氣管材的優缺點及投資對比分析，結合安全、運行管理、維護等因素，目前形成了塔里木高溫高壓氣田集氣管線選材的標準模式：對于單井產量不高，集氣系統的運行溫度低于45℃，流速較低的氣田，推薦采用碳鋼+緩蝕劑的防腐模式；對于氣田單井產量高，集氣系統的運行溫度高于45℃，單井站、集氣站內管線、管件推薦采用本質防腐（如22Cr、316L等）；采集氣管線推薦采用雙金屬復合管。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.059