頁巖氣田集輸管線的腐蝕原因研究

鄭純桃 高源

摘要：本文將詳細介紹頁巖氣田集輸管線腐蝕試驗的方法，通過專業的研究與調查，找出該腐蝕試驗的過程，如探索管線腐蝕現象、設置腐蝕模擬試驗過程與腐蝕現象的原因分析等，在掌握集輸管線的腐蝕原因后設計出更為合適的方案來降低該類管線的內部腐蝕度。

關鍵詞：頁巖氣田;集輸管線;腐蝕原因

引言：在頁巖氣田開發的過程中，其內部的集輸管線會出現一定的腐蝕狀態，其嚴重影響著頁巖氣田的開發效果，也降低了集輸管道的運行速率，相關人員應找出一種合適的方式來探究其改善腐蝕現象的方案，為氣田的高效開發奠定堅實基礎。

1頁巖氣田集輸管線腐蝕試驗的方法

1.1試驗材料

一般來講，在頁巖氣田中其帶有少許二氧化碳，會給其內部的礦化度帶去少許影響，在進行水力壓裂施工期間，會因其表面活性劑的增多來提升壓裂液的流通度，此類表面活性劑會有效抑制水力壓裂中的腐蝕作用。部分頁巖氣田下的集輸管線中會產生較嚴重的穿孔腐蝕現象，針對頁巖氣田的開發來說，多數專業人員正探究該類氣田集輸管線生成腐蝕現象的原因，繼而找出合適的方式來管控其生成的風險。

為更好地掌握頁巖氣田集輸管線中的腐蝕原因，研究人員可進行與管線腐蝕相關的試驗，利用試驗過程與結果來找出腐蝕原因，通過對腐蝕風險的預測來為其制定出對應的防治方案。

在進行頁巖氣田集輸管線試驗前，試驗人員可挑選出頁巖氣田內部的失效管材，其內部化學成分有Fe、Mo、Cr、Ni、Cu、S、P、Mn、Si與C等，該試驗用到的溶液為頁巖氣田內部的采出水，其總體的礦化度在24000mg/L，受頁巖氣田內部的壓裂影響，其地層中的采出水中還含有不同類型的表面活性劑。

1.2試驗方法

在進行正式的頁巖氣田集輸管線腐蝕試驗前，相關人員還需摸索出試驗條件，即在開展試驗的過程中要保證地層內部的天然氣中的二氧化碳含量在0.3%左右，其溫度需在30℃，且壓力值為0.03MPa，由于該類試驗的周期在7日上下，為保證試驗效果，相關人員需在地層內部的采出水中增加殺菌劑，其整體的添加量大約在300mg/L。

在開展集輸管線的腐蝕試驗期間，相關人員可選用絕跡稀釋法，該方式可多用在細菌計數中。首先，相關人員可借用無菌注射器來講試驗瓶內的細菌樣品進行測定與稀釋，將其放置在37℃的恒溫箱內保持7日。其次，依照該試驗進行中的稀釋倍數與陽性指標來測算出水樣內部的細菌總數，再通過腐蝕產物內的微生物數量來完成腐蝕產物的檢測。最后，在有效獲取失效管壁下的腐蝕數量后，相關人員可進行腐生菌與還原菌測試瓶的檢測，從而切實得到集輸管線遭受腐蝕的數據[1]。

在觀察管段失效后的腐蝕現象時，相關人員可借用掃描電鏡來觀察遭受腐蝕的微觀形貌，并用對應類型的能譜儀來全面探究腐蝕產物內的各項元素成分，并找出該類產物的晶體結構，提出該類管線出現腐蝕現象的原因。

2頁巖氣田集輸管線腐蝕原因的具體分析

2.1管線腐蝕現象

在完成頁巖氣田集輸管線的腐蝕試驗后，相關人員需采用宏觀與微觀相結合的方式來觀察當前的失效管道，在該類失效管道內可看出其存有圓形點蝕坑，點蝕坑內的整體形態為空洞狀，其表面會出現一層腐蝕性的產物，該類蝕坑屬微生物腐蝕的典型。

相關人員還可借助能譜儀來全面分析失效管道中其蝕坑中腐蝕產物的分布與元素含量，其結果證明該類產物中的O元素較多，也帶有不同程度的CI與S元素，由于腐蝕產物下的外層表面帶有較高含量的S元素，其點蝕坑的底部會聚集較多CI元素。在正常的地層水內雖然其帶有不同數量的SO42-，但此類元素不會進入到當前的腐蝕產物中，因而集輸管線出現腐蝕現象的主要原因為還原菌微生物的侵入。

此外，在觀察失效管道的過程中，試驗人員還可看出該類腐蝕產物的內部成分主要有Fe3O4與Fe2O3，在該類產物中還含有FeCO3，出現鐵氧化物的原因在于失效管道在空氣中暴露的時間較長，天然氣內部的CO2也會對管材形成不同程度的腐蝕。因此，在完成細菌檢測后，試驗人員可發現失效管線內的腐蝕產物、采出水都帶有一定的還原菌與腐生菌，可了解出現該腐蝕現象的原因為兩種菌類共同作用而成。

2.2管線腐蝕的模擬試驗

試驗人員為探究集輸管線產生腐蝕現象原因的真實性，其對管線腐蝕進行了對應的模擬試驗。若地層采出水中沒有添加殺菌劑，其腐蝕速率在0.35mm/a;在添加一定量的殺菌劑后，其腐蝕速率明顯減低，最低值在0.032mm/a左右。

在該項試驗中相關人員可借助先進儀器來觀察地層采出水下的表面腐蝕形貌，經過科學測試可看出在腐蝕產物內存有極多的微生物。針對微生物的形態來說，部分微生物的狀態為短棒狀，代表著還原菌形態;而長條狀的微生物則多為腐生菌形態。相關人員還利用能譜來分析腐蝕產物，經過全面觀察發現其內部帶有較高的P與S含量，也就是說其含有一定數量的生物質膜。

在完成試驗后，相關人員需了解雖然其在集輸管線內添加了一定的殺菌劑，但仍存有些許的微生物，通過該試驗的結果可看出點蝕坑內的深度多為3μm，若將其換算為點蝕速率，其數值會在0.16mm/a左右。

2.3管線腐蝕原因

頁巖氣田內部的集輸管線在完成腐蝕試驗后，相關人員可根據該試驗結果找出產生腐蝕現象的原因，即管線內部的點蝕與均勻腐蝕皆來源于微生物腐蝕。在微生物腐蝕期間，其內部生成的生物膜會給腐蝕形態造成較大影響，在生物膜的作用下會出現較嚴重的點蝕現象，而點蝕形態產生的原因也為微生物在代謝過程中會生出有機酸，在酸化局部環境的過程中加快了基體金屬的溶解速度。

因此，在找出了集輸管線出現腐蝕狀態的原因后，相關人員需根據該類狀態制定出適宜的管線防護措施。一方面，在日常工作中相關人員需加強頁巖氣田集輸管線的維護工作，定期檢測該類管線的整體質量，適時測定其金屬表面的生物膜，利用腐蝕類試驗全面探究其當前的內部成分，借用日常管理與增設殺菌劑來高效管控其應用效果，適時降低其內部腐蝕度。另一方面，工作人員還可在建設頁巖氣田之初，科學挑選集輸管線，利用其本身特征來完善該類管線的運用效果，從而保證其整體質量[2]。

總結：綜上所述，在研究頁巖氣田集輸管線內部腐蝕的現象時，借用相關試驗相關人員可精準看出其生成腐蝕狀態的原因，并找出適宜的防治方案來有效解決或延緩該類腐蝕現象，從而適時提升集輸管線的運行水準。

參考文獻：

[1]肖茂.威榮、永川頁巖氣集輸管線細菌腐蝕風險研究[J].中外能源，2021，26（05）：60-64.

[2]金鈺昕，姚安林，丁思雙，等.頁巖氣田集輸管線CO_2腐蝕因素及緩蝕劑評價分析[J].鉆采工藝，2020，43（06）：107-109+12.