普光氣田集輸管線防腐技術研究

楊永欣 趙延平 張博

摘要：中國石化普光氣田位于四川省達州市宣漢縣境內，氣田范圍屬中低山區，山巒連綿不斷，地勢險峻、溝壑縱橫，地面海拔300-900m左右，相對高差20-200m，地形及地質條件極其復雜，為其建設過程及日后的維護保養均帶來了極大困難。

關鍵詞：普光氣田;集輸管線;防腐技術

引言：自2005年1月普光氣田被劃歸為中原油田建設已有十余年的時間，由于普光氣田地處極其復雜和特殊的地質條件，其集輸系統管線尤其埋地管線的外壁由于受到土壤的侵蝕不可避免地出現了外壁腐蝕現象。普光氣田屬于高含硫化氫型氣藏（硫化氫含量為2%～70%），具有氣藏埋深、氣藏壓力高、H2S和CO2含量高的特點，其中普光主體H2S含量15.2%、 CO2含量8.6%，大灣區塊H2S含量12.7%、 CO2含量10.2% 。自普氣田建設以來，普光氣田已受到了嚴重的內壁腐蝕，尤其是H2S/CO2腐蝕。

由于普光氣田地處復雜地質條件及H2S的劇毒性和H2S/CO2的高度腐蝕性，使得該氣田正面臨著十分突出的安全和內外壁腐蝕防控難題。

1、集輸管線外壁腐蝕

普光氣田集輸系統大多數為埋地管線，埋地金屬在周圍的環境中受到土壤腐蝕、細菌腐蝕和雜散電流腐蝕而產生破壞或變質，其腐蝕原因分為化學腐蝕和電化學腐蝕。若不采取相應的防腐措施，最終可能導致管壁穿孔、泄漏或破裂事故的發生。

針對普光氣田自身的特點并考慮到選材方便，外壁防腐技術采用“防腐涂層+陰極保護”技術。

在外防腐涂層方面， DN400以下（包括DN400）酸性集輸管道采用硬質聚氨酯泡沫聚乙烯防腐保溫層，底層防腐涂層涂料采用無溶劑液體環氧涂料，補扣采用粘彈體膠帶、輻射交聯聚乙烯熱收縮帶。DN500的集輸管道和燃料氣管道采用加強級三層PE防腐結構。管道補扣采用腐蝕交聯聚乙烯熱收縮帶。

在陰極保護方面，普光氣田采用強制電流陰極保護，共設11座陰極保護站，5個陰保電位測試樁，管線進出站設置絕緣法蘭，保護電位控制在-0.85— -1.1.5V之間。

2 、集輸管線內壁腐蝕

普光氣田為高含硫化氫氣田，其中含有的H2S對鋼材有極強的腐蝕性，其中含有的CO2溶于水后對鋼鐵也有極強的腐蝕性，當水在管道表面上凝結后會使管材遭受嚴重腐蝕。含H2S/CO2氣田的腐蝕，通常可分為兩大類：一類是電化學腐蝕，包括全面腐蝕和點蝕等局部腐蝕;另一類為H2S環境開裂，主要包括硫化物應力腐蝕開裂（SSC）、氫致破裂、應力導向氫又發裂紋等。

普光氣田內腐蝕技術主要采用“抗硫管材+緩蝕劑”的方法，并同時采用數據分析法對腐蝕數據及時監控。

2.1 抗硫管材的選擇

正確選擇抗硫化物應力開裂材料個和工藝是防止SSC最有效的方法。根據普光氣田工況和試驗研究，井口至一級節流前的高壓管道采用鎳基825合金，焊接材料采用鎳基625合金。站內系統管道及設備采用抗硫碳鋼，集輸管道和站內常溫管道采用ISO 3183-1999的L360MCS（DN500）直縫埋弧焊鋼管和L360QCS（DN400及以下）無縫鋼管，鍛件統一采用抗硫效果較好的ASTM A350-LF2，設備采用SA516-60N/70N，所有材料均滿足NACEMRO175/ISO 15156的要求，并應通過HIC，SSC抗硫評定試驗。

2.2 緩蝕劑加注量優化

根據國內外的應用經驗，酸性氣田緩蝕劑的應用更加注重和投加工藝的結合，集輸系統的緩蝕劑從開發和應用上明確分為預膜型、批處理型以及連續注入型;根據溶解分散性可以分為水溶型和油溶型，適用于不同的生產條件，溶劑的差別也較大，有溶于柴油、煤油等，溶于甲醇等，還要考慮水合物抑制劑（其主要成分為甲醇）及防硫劑等的影響。在保證相同的緩蝕率條件下，集輸系統緩蝕劑的用量還需要通過組份和工藝的優化進一步降低。

2.2.1緩蝕劑預膜工藝

目前國內外常用的預膜加量公式有以下幾種：

（1）V=2.4DL

式中：V：預膜量（L）;

D：管徑（cm）;

L：管長（km）。

該公式已被國外管道防腐所使用，在國內的應用也較為普遍。

（2）V=20×10-3×S×T

式中：

V：緩蝕劑用量，kg;

S：集輸管線內表面表面積，m2;

T：預膜時間，一般為2～3天。

該公式是法國Lacq氣田針對高含硫氣田集輸管線而推導的緩蝕劑預膜公式。

（3）按照緩蝕劑預膜厚度為3mils（1mil=0.0254mm）來確定

這是加拿大酸性氣田和納爾科公司等的經驗作法。

2.2.2緩蝕劑連續加注量

緩蝕劑正常連續加注的加量應根據緩蝕劑的特性、生產情況、加注設備情況、防腐的要求等，以室內評價確定的緩蝕劑保護濃度為基礎，通過現場試驗而定，并隨時根據腐蝕監測的結果而調整。

根據國外高酸性氣田緩蝕劑應用經驗數據，每萬方氣量緩蝕劑加注量在0.17～0.66L之間，結合羅家寨氣田不產凝析油的現狀，推薦現場緩蝕劑的加量為0.5L/104m3天然氣。在緩蝕劑的應用過程中隨時通過腐蝕監測數據來調整緩蝕劑的加量。

對于采氣管線來說，緩蝕劑通過位于井口的加注裝置將緩蝕劑加注到管線內，可以保護從井口到分離器間的采氣管線;對于集氣干線來說，緩蝕劑通過位于集氣干線開始處的加注裝置將緩蝕劑加注到管線內，如果集氣干線采用干氣輸送，則只進行預膜處理，其它時間不加注連續緩蝕劑。

2.3 腐蝕監測數據對比分析法

2.3.1電阻探針

電阻探針（ER）是通過測量電阻探頭的金屬損耗量來測量附屬，探頭為管狀。探頭腐蝕后面積減小，電阻增大。電阻探針通過數據采集器并利用數據處理軟件傳至站控室并通過網絡傳至中控室，可以連續測量腐蝕速率的變化，工具安裝187電阻探針。

2.3.2線性極性化探針

線性激化探針（LPR）主要是采用三電極測量電解質溶液中的極化電阻，將一個小的極化電壓加到溶液中的一個電極上，由于微小的電壓極化而產生的電流直接與電極表面的腐蝕速率有關，從而得到瞬時腐蝕速率，共計安裝24套線性激化腐蝕監測點。

2.3.3腐蝕掛片

腐蝕管片法也稱為稱重法，是將標準試片插入介質中，一段時間取出，通過測量試片重量的變化，以金屬掛片損耗量除以時間來確定整個實驗周期內的平均腐蝕速度，同時觀察試片上點蝕情況，分析判斷腐蝕成因和機理，確定腐蝕類型。

結語：

（1） 普光氣田自建設以來，集輸管線已受到嚴重的內外壁腐蝕，應加強相應的防腐措施。

（2）針對外壁防腐，采用“防腐涂層+陰極保護”結合技術。

（3）針對內壁腐蝕，采用“抗硫管材+緩蝕劑”的方法并不斷優化，并同時采用數據分析法對腐蝕數據及時監控，使腐蝕得到更好的防護。

參考文獻：

[1]集輸管道的內壁腐蝕與控制探討[J]. 李揚，赫志君.? 全面腐蝕控制. 2018（11）

[2]油田地面集輸管線腐蝕及防腐效果評價[J]. 劉申申.? 全面腐蝕控制. 2018（06）

[3]油田地面集輸管線腐蝕因素及防腐措施分析[J]. 李明洋.? 全面腐蝕控制. 2018（02）