HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)在長(zhǎng)慶油田集輸管道中的應(yīng)用

毛升好，唐勇，雷曉青，蘇庚，王春生，肖新征，趙文博.長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心，陜西西安7008.長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶城74500.陜西天元石化建設(shè)工程有限公司，陜西西安7008

HCC纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)在長(zhǎng)慶油田集輸管道中的應(yīng)用

毛升好1，唐勇1，雷曉青1，蘇庚2，王春生3，肖新征3，趙文博3
1.長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心，陜西西安710018
2.長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶城745100
3.陜西天元石化建設(shè)工程有限公司，陜西西安710018

油水集輸管道長(zhǎng)期輸送含水原油和油田污水，為防治管道內(nèi)壁腐蝕，減少因管道腐蝕破漏造成的生產(chǎn)運(yùn)行及環(huán)境污染事故，長(zhǎng)慶油田引入纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)（HCC）。介紹了HCC的工作機(jī)理及其防腐性能、機(jī)械性能和涂層性能指標(biāo)。對(duì)其工藝流程和噴砂除銹、內(nèi)壁擠涂、質(zhì)量檢驗(yàn)等主要工序方面進(jìn)行了說(shuō)明，并以長(zhǎng)慶油田第二采油廠元城作業(yè)區(qū)為例，對(duì)HCC在兩條集輸管道的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，結(jié)果表明內(nèi)擠襯涂層基本完好，防腐效果良好。此外對(duì)長(zhǎng)慶油田2012-2015年應(yīng)用該技術(shù)的728條集輸管道防腐效果進(jìn)行了調(diào)研統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)顯示總體應(yīng)用效果良好，成功解決了長(zhǎng)慶油田原油及污水集輸管道內(nèi)壁腐蝕難題。可為國(guó)內(nèi)其他油田集輸管道的內(nèi)腐蝕防治提供參考和借鑒。

集輸管道；內(nèi)壁腐蝕；HCC；應(yīng)用

長(zhǎng)慶油田現(xiàn)階段在役的油水集輸管道達(dá)到數(shù)萬(wàn)千米，其中投產(chǎn)運(yùn)行超過(guò)10年的占22.4％，5～10年的占32.1％，5年以下的占45.5％。管道長(zhǎng)期輸送含水原油和油田污水，常因腐蝕性介質(zhì)造成內(nèi)壁穿孔。為減少因腐蝕造成的管道破漏，確保油田生產(chǎn)安全運(yùn)行，防止環(huán)境污染，長(zhǎng)慶油田近年來(lái)一直致力于油水集輸管道內(nèi)防腐的研究，尤其是引入纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)（以下簡(jiǎn)稱HCC），取得了很好的防治效果。

1 纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐內(nèi)襯技術(shù)

HCC是以環(huán)氧樹(shù)脂為基體、玻璃纖維為增強(qiáng)體、其他功能性組分為輔的復(fù)合化工材料作為涂料，把管道內(nèi)壁與腐蝕介質(zhì)隔離［1］，以達(dá)到消除管道內(nèi)腐蝕的一種新型實(shí)用技術(shù)，施工可操作性強(qiáng)，形成的內(nèi)涂層防腐性能及機(jī)械性能良好。

涂料中環(huán)氧樹(shù)脂固化后形成穩(wěn)定的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，使涂層具有優(yōu)異的防腐性能；分子中的羥基、醚鍵等極性基團(tuán)與鋼材表面通過(guò)次價(jià)鍵、氫鍵等化學(xué)鍵，構(gòu)成物理、化學(xué)粘附，形成穩(wěn)定的界面，并且涂料中加入玻璃纖維為增強(qiáng)體，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)防腐體系力學(xué)性能差的缺陷，保證固化后涂層有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，使涂層具有良好的機(jī)械性能。HCC涂層性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　HCC涂料和涂層性能指標(biāo)

2 HCC施工工藝

2.1工藝流程

第一步：完成施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括管道交底、施工方案編制及審批、材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)等；第二步：管道內(nèi)壁噴砂除銹；第三步：管道通球檢查；第四步：內(nèi)壁擠涂；第五步：管道內(nèi)涂層質(zhì)量檢驗(yàn)［2］。

2.2主要施工工序

2.2.1噴砂除銹

采用空氣壓縮機(jī)，壓力控制在0.8～1.0 MPa，將10～20目的石英砂從管道一端送入，砂粒在壓縮空氣驅(qū)動(dòng)下呈高速無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在管道內(nèi)壁產(chǎn)生高頻撞擊、摩擦，使基材表面達(dá)到Sa2.5級(jí)的要求。

2.2.2內(nèi)壁擠涂

根據(jù)設(shè)計(jì)涂層厚度（見(jiàn)表2）和管道內(nèi)表面積大小計(jì)算原料用量，將內(nèi)襯原料與固化劑按廠商使用說(shuō)明書(shū)配合比例攪拌至充分混合。按照風(fēng)送內(nèi)擠涂工藝操作規(guī)程，根據(jù)管道尺寸選好涂覆器，并置入管道內(nèi)，使用齒輪泵注入預(yù)混內(nèi)襯原料，檢查氣管、閥門(mén)等狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后開(kāi)始加壓擠涂。每層涂敷的厚度為300～350 μm，根據(jù)設(shè)計(jì)厚度計(jì)算涂敷次數(shù)。每層之間的擠涂間隔時(shí)間不少于8 h，前一層達(dá)到表干后進(jìn)入第二層擠涂。

單層原料量按下式計(jì)算：

表2　涂層等級(jí)與厚度

式中：G為原料用量，kg；K為裕度系數(shù)，取1.2；D為管道內(nèi)徑，m；L為施工管道長(zhǎng)度，m；T為涂層濕膜厚度，m；ρ為原料密度，kg/m3；A為原料固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。

管道單次連續(xù)涂覆最大長(zhǎng)度見(jiàn)表3。

表3　管道單次最大涂覆長(zhǎng)度

若對(duì)已經(jīng)投入使用過(guò)的原油或污水管道進(jìn)行內(nèi)涂施工，應(yīng)先對(duì)舊管道進(jìn)行熱洗和除銹，確保管內(nèi)壁的油垢、水垢、結(jié)蠟等腐蝕產(chǎn)物清除干凈后再按新管道工序進(jìn)行噴砂除銹、內(nèi)擠涂。

2.3內(nèi)襯層現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)

由于HCC在我國(guó)使用時(shí)間較短，尚未制訂相關(guān)質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，結(jié)合油田實(shí)際，選取內(nèi)涂層外觀質(zhì)量、厚度、附著力、耐化學(xué)穩(wěn)定性、耐含油污水穩(wěn)定性、耐鹽霧穩(wěn)定性等12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合防腐層進(jìn)行質(zhì)量控制和性能檢驗(yàn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)主要對(duì)內(nèi)涂層外觀質(zhì)量、厚度進(jìn)行檢驗(yàn)，其他技術(shù)指標(biāo)通過(guò)型式檢驗(yàn)在有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室完成［3-9］。

3 HCC在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用

本文以長(zhǎng)慶油田第二采油廠元城作業(yè)區(qū)為例，介紹HCC在該作業(yè)區(qū)集輸管道的應(yīng)用。元城作業(yè)區(qū)單井平均日產(chǎn)含水原油8.69 m3，平均含水79.4％，水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　元城作業(yè)區(qū)主要區(qū)塊水質(zhì)分析結(jié)果

由于綜合含水及礦化度整體較高，水體呈現(xiàn)弱堿性，腐蝕性離子含量高，導(dǎo)致該區(qū)塊采油集輸管道腐蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)頻繁的腐蝕穿孔。

為此，決定采用HCC對(duì)管道進(jìn)行內(nèi)腐蝕防治。正式施工前，先進(jìn)行施工工藝評(píng)定，在試驗(yàn)管段上進(jìn)行試擠涂，并進(jìn)行型式檢驗(yàn)，經(jīng)外觀和厚度檢測(cè)合格后，向有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)送檢，試樣干膜厚度為200 μm，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5～6。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定，技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)要求，工藝評(píng)定合格，并依據(jù)工藝評(píng)定編制了施工工藝規(guī)程。

表5　涂層耐介質(zhì)腐蝕性能

表6　涂層機(jī)械性能

2010年6月分別對(duì)元城作業(yè)區(qū)元平十井組-元東三轉(zhuǎn)長(zhǎng)3.8 km的D 89 mm×4 mm輸油管道和元東一轉(zhuǎn)-污水站（復(fù)線）長(zhǎng)0.3 km的D 159 mm× 5 mm污水管道進(jìn)行了HCC內(nèi)襯處理，其中元平十-元東三轉(zhuǎn)管道分1.7 km和2.1 km兩段涂覆，元東一轉(zhuǎn)-污水站（復(fù)線）為一段涂覆。兩條管道運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表7。

表7　管道運(yùn)行參數(shù)

2012年6月、2013年8月分別截取解剖元平十-元東三轉(zhuǎn)輸油管道，管道內(nèi)涂層如圖1-2所示。

圖12012　.6解剖使用兩年后涂層外觀

圖22013　.8解剖使用三年后涂層外觀

從圖1-2可以看出，運(yùn)行2～3年后，管道內(nèi)壁涂層表面光滑，厚度均勻，偏差小于5％，電火花（6 kV）檢測(cè)無(wú)漏點(diǎn)，內(nèi)擠襯涂層基本完好，防腐效果良好。

2015年，對(duì)實(shí)施內(nèi)襯5年之后的兩條管道運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表8。

表8　管道腐蝕穿孔情況對(duì)比

長(zhǎng)慶油田于2008年開(kāi)始HCC的少量試驗(yàn)性應(yīng)用，2012-2015年開(kāi)始規(guī)模化推廣，近四年HCC在油田區(qū)域共計(jì)應(yīng)用5 480 km，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)如圖3所示。其中原油管道4 323 km，占總量的78.9％；污水管道共計(jì)729 km，占總量的13.3％；清水管道428 km，占總量的7.8％。

圖3　HCC內(nèi)襯在各類(lèi)管道的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)

2015年6月對(duì)長(zhǎng)慶油田2012-2014年HCC內(nèi)涂施工的集輸管道開(kāi)展專項(xiàng)調(diào)研后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，新建管道進(jìn)行HCC內(nèi)涂處理的有411條，已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行后停產(chǎn)再進(jìn)行HCC內(nèi)涂處理的有317條，共728條。其中674條（占92.58％）管道沒(méi)有發(fā)生腐蝕穿孔，大大延長(zhǎng)了使用壽命；22條原油管道（占3.02％）和9條污水管道（占1.24％）因HCC內(nèi)防腐層固化時(shí)間不足7 d，倉(cāng)促投產(chǎn)，造成涂層附著力不足，受介質(zhì)沖刷減薄，抗腐蝕性能降低，出現(xiàn)腐蝕穿孔；18條原油管道（占2.47％）和5條污水管道（占0.68％）受機(jī)械碾壓、人為破壞、地質(zhì)災(zāi)害等外力因素影響發(fā)生局部破漏。總體應(yīng)用效果良好，成功解決了長(zhǎng)慶油田原油及污水集輸管道內(nèi)壁腐蝕難題。

4 結(jié)束語(yǔ)

在油田油、氣、水集輸運(yùn)行的過(guò)程中，因管道腐蝕破漏造成的生產(chǎn)安全事故和環(huán)境污染事故仍將是油田建設(shè)者們需面對(duì)的難題之一。HCC內(nèi)襯具有優(yōu)良的耐腐蝕性和機(jī)械性能，能延長(zhǎng)管道使用壽命，降低原油及污水管道破漏事故的發(fā)生，且成本合理，施工周期短，工藝技術(shù)基本成熟。通過(guò)HCC在長(zhǎng)慶油田的成功應(yīng)用為防治集輸管道的腐蝕破漏找到了解決辦法，可供同行業(yè)者參考借鑒。

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Application ofHCCin Pipeline Inner WallAnticorrosion in Changqing Oilfield

MAO Shenghao1，TANG Yong1，LEIXiaoqing1，SU Geng2，WANG Chunsheng3，XIAO Xinzheng3，ZHAO Wenbo3
1.Technology Monitoring Center of Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China
2.No.2 OilProduction Plant of Changqing Oilfield Company，Qingcheng 745100，China
3.Tianyuan PetrochemicalConstruction Engineering Co.，Ltd.，Xi’an 710018，China

In order to prevent inner wall corrosions of oil and wastewater pipelines and reduce accidents of production operation and environmentalpollution caused by pipeline corrosion，Changqing Oilfield applies the technology of fiber reinforced composite anticorrosive lining（HCC）.This paper introduces the working mechanism，anticorrosion properties，mechanical properties and coating performance indexes of HCC，illustrates HCC process flow and main operation procedures such as sand blasting，squeeze coating on inner wall and quality inspection.It takes Yuancheng Operation Zone of No.2 OilProduction Plant of Changqing Oilfield Company for example to specifically analyze the effects of two gathering and transportation pipelines applied HCC and shows the squeeze coatings on inner walls are in good condition.Also，the effects of 728 pipelines applied HCC in 2012-2015 are statistically investigated and the data show that general application effects are good.The pipeline inner wall corrosion problem in oil and wastewater pipelines of Changqing Oilfield are successfully resolved.

gathering and transportation pipeline；inner wallcorrosion；HCC；application

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.019

毛升好（1969-），男，甘肅甘谷人，工程師，2006年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事工程質(zhì)量監(jiān)督及技術(shù)監(jiān)測(cè)工作。Email：ty.cqcj@126.com

2016-03-10