模擬氣田環(huán)境中連續(xù)油管腐蝕影響因素研究

臧海坤

摘要：我國的高含硫氣蘊藏豐富，其中存在的問題也比較嚴(yán)重，隨著氣田的日益開發(fā)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，高含硫氣田所具有的腐蝕性隨時都會腐蝕油氣井，造成油氣外泄發(fā)生爆炸事故。

關(guān)鍵詞：高含硫;腐蝕;特征;控制技術(shù)

一、概述高含硫氣田開采過程中的控制技術(shù)

針對高硫氣田的腐蝕問題，國際石油企業(yè)高度重視。他們做了大量的研究，總結(jié)了許多在各種實踐中的成功經(jīng)驗，以供參考。例如，法國的頁巖氣采運系統(tǒng)所采用的腐蝕控制技術(shù)就是利用b級管道鋼將硫磺采運系統(tǒng)注入有機防腐保存，并采用無重量吊板和超聲波厚度測量的方法對腐蝕進(jìn)行監(jiān)測.加拿大燃燒木材濕酸氣體收集系統(tǒng)使用三種緩蝕劑，并配以預(yù)膜和緩蝕劑連續(xù)灌裝，使用氫探針、腐蝕管和電阻探針。氣田X射線腐蝕監(jiān)測。

二、高含硫氣田腐蝕特征分析

目前，對高硫氣田腐蝕因子的研究已形成了較為統(tǒng)一的認(rèn)識，其中h 2s常引起包括耐腐蝕合金在內(nèi)的各種材料的氫誘導(dǎo)開裂和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂;二氧化碳可進(jìn)一步酸化系統(tǒng)，引起嚴(yán)重的局部腐蝕;元素硫沉積也可能導(dǎo)致原本極耐腐蝕的鎳基合金的嚴(yán)重局部腐蝕，并使當(dāng)?shù)丨h(huán)境惡化;cl-是腐蝕性薄膜和鈍化膜的破壞者，在高溫下會引起氯化物的應(yīng)力腐蝕開裂。然而，當(dāng)許多因素如h 2s、co2、單質(zhì)硫和cl-共存時，在耦合作用下各自的腐蝕動力學(xué)過程的相互作用使得腐蝕問題極其復(fù)雜，必須通過深入系統(tǒng)的研究來揭示。

中國石油西南油氣田公司天然氣研究所（以下簡稱天然氣研究所）對多種因素條件下高硫氣田的腐蝕行為進(jìn)行了研究。認(rèn)為在高硫氣體h 2s和co2共存的條件下，影響腐蝕的主要因素是水中的c1含量和單質(zhì)硫含量。氣田輸出水中cl含量由o上升到3%，腐蝕速率迅速提高，水中cl含量由3%上升到6%，腐蝕速率相對較小。對天津5-1井在線腐蝕試驗裝置的現(xiàn)場試驗表明，當(dāng)水中cl含量從123毫克/升上升到7670毫克/升時，垂直槽（模擬地下條件），vm 80ss的腐蝕速率從0.028毫米/a上升到0.192毫米/a;在水平罐體（模擬地面條件）中，l360的腐蝕速率從0.162毫米/a上升到1.267毫米/a。提東5-5輸出凝析水中摻入提東5-5井的污泥（95%單質(zhì)硫）將樣品完全浸出，l245的腐蝕速率由0.058毫米/a提高到13.488毫米/a。因此，可以預(yù)測高含量地層池或元素硫沉積管道的腐蝕是嚴(yán)重的，應(yīng)予以重視。

三、高含硫氣田的控制技術(shù)的發(fā)展歷程

3.1材料方面的選擇以及實踐使用后的評價

地下使用的防腐蝕油套材料一般由低合金鋼和低碳鋼組成。然而，無論上述哪一種材料在所使用的條件下不適合使用。在高腐蝕性硫化氫的情況下，應(yīng)選用鎳含量高的耐腐蝕合金。例如，最常用的（825c 276）等等。低碳鋼或低合金鋼是以高硫天然氣為地面的采集系統(tǒng)管道。一般使用鋼號2o或x52。在環(huán)境相對腐蝕性和惡劣的情況下，應(yīng)使用耐腐蝕金屬。22cr的耐蝕性極強。目前一般以雙金屬復(fù)合管制造耐腐蝕材料，成本較耐腐蝕合金管為低。高硫氣田開發(fā)中所用材料的選擇和后用評價，主要是基于實踐過程中獲得的數(shù)據(jù)。在對模擬油田和氣田進(jìn)行復(fù)雜工程時，如果是高溫高壓硫化氫和二氧化碳，則對觀察到的腐蝕的靜態(tài)條件進(jìn)行腐蝕動力學(xué)評估。

3.2關(guān)于緩蝕劑所具有的防腐技術(shù)特點以及效果

油田防腐蝕技術(shù)有多種，但最常用的是耐腐蝕材料防腐蝕涂料。其中，碳鋼加緩蝕劑的控制方法得到了廣泛的評價和應(yīng)用。這種控制方法不僅成本低，而且具有許多優(yōu)點。但目前較好的緩蝕劑是季銨鹽的化學(xué)物質(zhì)。在這類化學(xué)物質(zhì)中含有一定量的有機化學(xué)物質(zhì)，如n、s、p，對物質(zhì)起一定的保護(hù)作用。

3.3對于腐蝕性的檢測以及檢測的技術(shù)應(yīng)用

高硫氣田的腐蝕檢測技術(shù)比較豐富，但線性極化探測技術(shù)和電阻探測技術(shù)應(yīng)用最多，但不同的技術(shù)在監(jiān)測時對腐蝕性有不同的適應(yīng)性。近年來，中國采用了一些技術(shù)。最常用的是氫探針技術(shù)，這是人們在實踐中最常用的技術(shù)。例如，在龍崗氣田的開發(fā)中，使用了探針，加上腐蝕衣架，以及各種監(jiān)測腐蝕的檢測技術(shù)。現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)在監(jiān)測過程中獲得了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而制定了有效的防腐蝕措施。

3.4我國的含硫氣田腐蝕技術(shù)的應(yīng)用

目前我國油田開發(fā)最典型的例子是普光氣田和龍崗氣田。普光氣田采用的開發(fā)模式是與國外合作完成的。一些相關(guān)的防腐方案和材料被選為國外的首選。對各級使用的耐腐蝕管道進(jìn)行精心選擇和監(jiān)測。主要材料是鎳基合金。龍崗油田開發(fā)以獨立開發(fā)道路為基礎(chǔ)。安全是支柱。管道是進(jìn)口的g3，但管道材料是國內(nèi)生產(chǎn)的bg 95ss，bg 1loss，是國內(nèi)外產(chǎn)品的結(jié)合。它不僅保證了管道的安全，而且降低了成本。還能達(dá)到良好的防腐效果，使氣田在開發(fā)過程中得以安全順利的開發(fā)。

四、國內(nèi)高含硫氣田腐蝕控制技術(shù)應(yīng)用實例

我國高硫氣田開發(fā)的典型實例有中國石油化工集團公司浦廣氣田和中國石油天然氣集團公司龍崗氣田。普光氣田的開發(fā)模式與國外有著密切的合作關(guān)系。材料的選擇和評價、防腐方案的制定、緩蝕劑的選擇等主要是國外產(chǎn)品。地下管道采用進(jìn)口鎳基合金管道。后期，有幾口井采用寶山鋼鐵有限公司國產(chǎn)鎳基合金管材。從井口到第一級的管道是由825種鎳基合金制成，焊接材料是625種鎳基合金，并使用了車站內(nèi)的其他管道和收集管道。l360mcs和l36qcs，地面輸送線路部分使用x52/825液壓雙金屬復(fù)合管，由德國公司buting制造。使用的緩蝕劑是國外的ci-1204和ci-565。龍崗高硫氣田的開發(fā)走了自主發(fā)展的道路。部分地下管道采用進(jìn)口的g3鎳基合金，并在確保安全的基礎(chǔ)上大膽使用bg 95ss、bg 110ss等國產(chǎn)管道材料，大大節(jié)約了成本。地面工程在優(yōu)化裝配工藝的基礎(chǔ)上，采用國產(chǎn)碳鋼材料如l360ncs、l360qcs、l245ncs，配合國產(chǎn)專利緩蝕劑ct2-19和ct2-19b的內(nèi)部防腐蝕工藝，并取得了良好的防腐效果。保證了氣田的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

五、連續(xù)油管的發(fā)展前景探析

結(jié)合目前連續(xù)油管作業(yè)的缺點，在油田開發(fā)的后期，采用最佳的升級技術(shù)，不斷提高連續(xù)油管的應(yīng)用效果，提高連續(xù)油管作業(yè)施工的概率，并發(fā)揮連續(xù)油管的運行能力。確保井下作業(yè)順利進(jìn)行，為油田生產(chǎn)提供更好的幫助。

分析了連續(xù)油管的發(fā)展前景，提高了連續(xù)油管地面控制設(shè)備的自動化程度，不斷優(yōu)化連續(xù)油管運行的技術(shù)措施，提高了地下運行速度，縮短了運行施工周期。確保地下工程順利完成。研究地下工具，使之符合連續(xù)油管技術(shù)措施，提高油田開發(fā)后期水平井施工水平，采取最佳技術(shù)措施提高潛在產(chǎn)量，提高油藏產(chǎn)量;滿足油田開發(fā)的產(chǎn)能要求。

不斷改進(jìn)連續(xù)油管的材料，并將新材料技術(shù)應(yīng)用于改變直徑或錐度的連續(xù)油管的應(yīng)用，以解決特殊井地下作業(yè)的難題。減少連續(xù)油管的磨損，延長連續(xù)油管的使用壽命，有利于深井的地下作業(yè)。

結(jié)合油田開發(fā)的數(shù)字管理措施，不斷提高連續(xù)管道技術(shù)的智能管理水平，實現(xiàn)人工智能。確定了連續(xù)油管運行的管理軟件和硬件系統(tǒng)，保證了井下運行的順利施工。通過自動化操作技術(shù)措施，解決了油水修復(fù)、油水井大修和增產(chǎn)注水等問題，促進(jìn)了油田開發(fā)后期的發(fā)展，提高了剩余油的產(chǎn)量。

結(jié)語

無論是早期的選材、使用過程中的數(shù)據(jù)采集、后期的評價，對高硫氣田的腐蝕控制都必須從優(yōu)化的角度出發(fā)，在進(jìn)行各種試驗時，需要結(jié)合一定的腐蝕監(jiān)測設(shè)置.這樣，整體形成一個更系統(tǒng)的方案，在不同的條件下，可以了解腐蝕特性，從而進(jìn)一步掌握腐蝕控制技術(shù)。

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