油氣集輸管線防腐蝕技術研究與應用

雷建鋒

(中國石化河南油田分公司采油二廠，河南唐河 473400)

0.引言

在石油天然氣集輸管線的開發和應用中，因材料等諸多原因，往往會發生管道的銹蝕，而銹蝕將會造成管道的主要特性退化，從而影響管道的使用壽命。在腐蝕程度較重的條件下，還會產生開裂、滲漏等現象，給油田和周圍的環境都會產生很大的影響。因此，很有必要對油氣田集輸管道的防腐技術進行進一步的研究[1]。

1.油田集輸管線腐蝕因素及現狀分析

1.1 集輸管線腐蝕因素

(1)管道材料的抗蝕性較差。集輸管道的材料對管道的腐蝕狀況影響較大?，F在許多油田的基本管道材料都不符合標準，有些管道還沒有得到迅速的淘汰，管道自身的質量也有很大的問題，從而極易發生腐蝕；特別是在管道較薄的部位，更是如此。另外，在油田進行管道替換時，新老管道極易發生金屬物的縮松和膨脹，從而極易引起管道產生微小裂縫；這使得管道的腐蝕更加嚴重。

(2)管道的防腐涂層有剝落現象。在進行石油和天然氣的輸送過程中，一般都會對管道進行定期的檢測，并對檢測中發現的問題及時解決。一旦防腐涂層脫落，就會造成金屬管道自身的損壞，從而產生了金屬管道的防腐蝕涂料被損壞的現象。嚴重時，會使金屬管道的腐蝕涂料喪失其防腐蝕功能[2]。

1.2 管線腐蝕現狀

在油田的生產和開發過程中，集輸管路的腐蝕是很普遍的現象，而當集輸管路發生腐蝕時，會產生很大的影響，所以，在油田的日常生產開采和油氣的運輸過程中，一定要注意集輸管路的腐蝕問題[3]。當集輸管路發生腐蝕時，將會對油田的生產作業裝備產生極大的沖擊，從而使得生產裝備的使用壽命縮短，性能下降，當腐蝕程度較大時，還會引起人身傷害，從而對整個油田的生產工作產生極大的影響。當前，國內的石油工業在集輸管道的防腐技術上做了很多的工作，并且在管道的防腐技術和緩釋劑的加入技術上已經獲得了一些結果，能夠有效地控制油氣田集輸管道的腐蝕，這對提高集輸油管道的生產效益具有重要意義。

1.3 主要問題

第一，就是裝備的侵蝕。石油集中輸送的操作過程比較復雜，所使用的機器和裝置種類繁多，石油產品主要是碳氫化合物，這些化合物對裝備的腐蝕作用很大，這些都是對各種設備和設備的安全性造成危害的因素。在長距離輸送中，管線的內壁受到不斷的侵蝕，經過一段時期的侵蝕，對裝置的侵蝕會比較顯著。受侵蝕的石油天然氣管線由于受到外部壓力和氣體的撞擊而產生變形，嚴重的還會產生穿洞，引起石油泄露，增加了石油生產中的安全事故概率[4]。

第二個原因是天災。石油集輸管線跨越遙遠的距離，且大多鋪設于自然環境之中，因此，在極端氣候下，石油集輸管線會受到嚴寒、高溫和大風等極端氣候的影響。特別是在一些特定的地質條件下，由于天災的發生，可能會嚴重影響到石油集輸站的正常運行，從而引發安全問題。如“地震”，當石油集輸管線設施在地震的輻射區時，將會受到很大的沖擊；如果情況再惡化，甚至可能導致整個石油集輸管網的癱瘓。

第三，是人類的原因。石油集輸工程施工過程中，存在許多人類活動引起的事故。一方面，由于我國的油氣資源具有很高的市場價值，加之遠距離輸送管線的存在，使得一些不法分子可以利用管線鉆探來獲得原油，然后再出售，賺取不菲的利潤。另外，根據統計，在我國石油天然氣集中輸送過程中，由于作業人員的疏忽，導致了超過五分之一的安全事故。由于石油集輸工作的特殊性，對工作人員的工作質量要求很高，在一些地方，石油集輸的技術比較落后，難免會發生一些指揮和操作上的錯誤。

第四種是靜電力的摩擦。由于原油和天然氣的成分比較復雜，在長距離集中輸送時，由于原油的不同成分以及原油與管道的內壁存在著一定的摩擦力。有些石油和天然氣集輸工程的管線沒有做好接地的準備，一旦里面的靜電荷積累到了一定的數量，就會形成電火花，從而引起石油的爆炸[5]。

2.油氣集輸管道的腐蝕機理

2.1 pH 值

因為集輸管大多采用了金屬材質，所以 pH 值是引起管子腐蝕的第一個原因：pH 值太高的時候，整個管子的內部都會變成一個酸性的環境，這個時候，金屬就會和酸性的東西起作用，從而造成管子的腐蝕。如果 pH值太低，則整個管線都變成堿性，金屬與強堿發生作用，會造成管線的腐蝕；且這些產物大部分都是不溶解在油水中的，所以它們也會造成注水管道的阻塞，對注水管道的正常運轉造成了很大的影響，還會妨礙到石油開采的進程。

2.2 水中溶氧量

在輸水管線的運轉中，一定含量的氧會隨著水流的流動而溶于水，當水流中的氧含量超過一定程度時，就會發生電化學反應，從而導致管線的腐蝕。其侵蝕速率比一般侵蝕速率快2-4 倍。這個時候，如果水中的氯化鈉含量低于10%，將會讓電化學侵蝕的速度更快，從而大大降低了注水管道的使用壽命。

2.3 溫度與壓力

在大部分化學反應中，反應速度與溫度呈線性相關，這一規律也適用于高壓輸水管的腐蝕。其根本原因在于，高溫作為侵蝕的驅動力，使侵蝕的活化能下降，侵蝕所需的時間大大減少。此外，在某種程度上，壓力也會對管線的腐蝕產生影響，當壓力達到某一程度時，就會加快侵蝕反應的速度，從而產生一系列的物質，導致管線無法正常運轉。

2.4 礦化度指標

從石油和天然氣集輸管道進出水系統采集水樣品，測定水中各種元素的濃度，根據這些數據，配置出同樣的測試水，并維持一定的溫度和壓力，來觀測金屬吊片在測試水中的腐蝕反應速度。通過對實驗數據的分析，可以看出，出水系統的鹽化度指數要比進水系統的鹽化度指數要高，而且鹽化度指數與腐蝕速率之間存在著一種正相關的線性關系。

3.集輸管線防腐技術

3.1 防腐涂層技術

在當前的石油市場上，防腐涂料技術是一種使用最多的方法，它在實際的使用中，不但可以發揮出良好的防腐效果，而且它的穩定性、絕緣性和陰極絕緣性都很好，可以對集輸管線產生很好的保護效果。在采用防腐涂料技術時，先在金屬管線的外壁上涂覆一層防腐涂料，這樣可以很好地將金屬管線與水分和氣體隔絕開來，有效地抑制了金屬管線的腐蝕。其次，對于管道的維護，現場的工作人員要嚴格遵守規范，維護完畢后要采用細沙進行高效的回填；從而為管道的腐蝕鍍層提供了有效的防護。并且，油田的有關工作人員要經常對管路的界面部位進行檢測，如果發現了集輸管路中出現界面不合理的情況，就要立即采取措施加以解決，從而可以有效地延長集輸管路的壽命。最終，在集輸管道的防腐施工結束之后，在進行管道的填埋時，一定要嚴格遵守有關施工標準，避免管道在填埋時出現混亂的情況[6]。

3.2 緩釋劑防腐技術

在集輸管線上，將緩釋劑加入到管道中，可以有效地減少管道中的液體對管道的侵蝕。該方法不但具有良好的防腐蝕效果，同時在使用時也無需其它儀器的幫助。在將緩釋劑加入到輸送介質中之后，它可以對金屬管路和閥門等設備進行有效的保護，從而大大減少了集輸管路以及油氣運輸設備發生腐蝕的概率，大大提高了其使用壽命。該方法還具有操作簡便、成本低廉等優點。

3.3 加強對集輸管線施工監管

為了更好地提高油氣田集輸管道的防腐蝕性能，應提高油氣田集輸管道的防腐蝕性能，要充分確保施工材料和有關的施工技術與集輸管線施工的有關標準規定相一致。在集輸管道的防腐施工結束之后，一定要對金屬管道的防腐層進行嚴密的檢測，看看防腐層的表面有沒有裂縫、破裂等情況，如果在檢測中發現有質量問題，一定要立即進行處理。因此，在防腐蝕工程建設中，要注意與防腐蝕建材廠家的聯系，并對其進行深入的研究。同時，在集輸管線的運輸和具體的施工中，都要嚴格遵守有關的標準和法規，以確保入場的管線材料的質量。另外，在油氣田集中輸水管道的使用中，應加大對管道的監控力度，對有老化情況的管道進行及時替換；要嚴格禁止集輸管路超過使用年限，只有如此，才能完全保障整體一體化系統的安全性，為油田的生產、開發和油氣運輸奠定了堅實的基礎。

3.4 改進油氣輸送泵

石油天然氣等輸油管線在服役過程中發生了腐蝕，將對整個集輸系統產生嚴重的影響，甚至不能正常工作，大大減少了公司的經濟效益。因此，要解決此問題，就需要在原有的石油和天然氣輸送泵基礎上進行改造。在石油管道系統中，石油管道泵站的作用不可忽略。為了保證集輸管網整體運行的穩定，相關單位應對石油和天然氣的輸入量進行改變?？梢圆捎眯滦偷妮斶\泵，與常規的石油和天然氣輸運泵相比，能量消耗會更少，并且在正常的開采過程中，不會產生空化現象。這樣的改良與優化，將會在很大程度上，將會改善現有的集輸體系的缺陷，提升整體的產量與效率[7]。

4.結語

綜上所述，作為石油和天然氣輸送的重要工具，集輸管線的品質直接關系到石油和天然氣的正常輸送。為了減少管道的銹蝕，提高管道的服役年限，對管道的耐久性提出了更高的要求。因此在油氣管道防腐基礎上，在保證生產安全的前提下，運用相應技術，提高石油和天然氣安全輸送可能性。