含CO2天然气管线在线腐蚀检测分析系统

于生 谢伟 王世刚 程振华 (吉林油田公司勘察设计院)

(收稿日期 2011-01-14)

含CO2天然气管线在线腐蚀检测分析系统

于生 谢伟 王世刚 程振华 (吉林油田公司勘察设计院)

为了解决长岭气田含CO2天然气开发过程中地面集输系统CO2腐蚀防护问题，采用腐蚀挂片法和电阻探针法对天然气管网系统进行了在线检测。对现场检测数据进行腐蚀评价分析，结果反映管线内腐蚀程度均属低度腐蚀。长岭气田建立了腐蚀与防护数据库管理系统，实现了腐蚀危害统计评价智能化，提升了油田防腐维护管理水平。

长岭气田 天然气管线 高压高含CO2腐蚀检测 数据库

从试采情况看，长深1、长深1-2天然气CO2含量25%～32%，压力32 MPa，长岭气田属典型的高压高CO2气田。高含CO2给气田的开发带来了很大的麻烦，CO2腐蚀将给设施造成严重的危害，因此CO2腐蚀防护成为长岭气田试采配套地面集输与外输系统安全运行的关键环节。腐蚀检测技术已经成为国内外油气田防腐工作不可缺少的手段[1-3]。

1 腐蚀检测方法简介

腐蚀检测的方法很多，分为直接测试腐蚀速率方法和间接判断腐蚀倾向方法。

直接测试腐蚀速率的方法有：腐蚀挂片法、腐蚀电阻探针法、线性极化电阻法、超声波探伤测厚法、Microcor测量电感阻抗法、开挖检查法、地面检查法等。

间接判断腐蚀倾向的方法有：pH值测试法、细菌含量测试法、总铁含量检测法、测定水中溶解性气体法、测定天然气中CO2分压法、软件预测法、电子显微镜与X射线衍射法、天然气露点法、电偶/电位测量法、氢渗透等。

腐蚀检测的主要功能包括：

◇可以使生产装置处于监控状态；

◇可以优化防腐工艺、减缓腐蚀、延长设备检修期；

◇可以减少事故和非计划停车等；

◇加速油气田防腐管理工作的提升。

2 腐蚀检测方法的选取

通过室内评价研究，无论是在液相环境，还是气相环境，CO2对材质的腐蚀形貌主要表现为均匀腐蚀，表面点蚀和局部腐蚀非常微小（温度小于60℃时）。

针对长岭气田高压高CO2特点，经过对比筛选，采用最常用、最有效的腐蚀挂片法和电阻探针法。因为它们都能满足：

◇可以检测均匀腐蚀；

◇可以在高压的环境下工作，工作压力最多达到40 MPa；

◇可以在线使用。

2.1 腐蚀挂片法

腐蚀挂片直观地反映管道内气体介质所造成的腐蚀形貌和计算腐蚀速率[4]，是油田腐蚀检测中使用最广泛，也是最直接、有效的方法。用电子显微镜测量坑的深度并计算点蚀速率，观察点蚀的形状还能判断腐蚀的类型。另外，分析上面附着的垢样可以知道结垢的类型，并采取相应阻垢措施。腐蚀挂片经过处理后，从失重可以计算出其放置期内的平均腐蚀速率。

2.2 电阻探针法

电阻探针法的原理是欧姆定律，具有灵敏、快速、连续、操作简便等特点，可实时测量管道内气体介质腐蚀速率。通过定期对检测数据的下载，应用相关软件对腐蚀速率进行分析，来完成对系统腐蚀速率的测定；同时比较不同阶段腐蚀速率的变化，对比不同缓蚀剂的缓蚀效果。电阻探针的形式有T、S、W型。该套装置包括电阻探针、AccessFitting、Remote Data Collector、Data Logging和相关软件。

3 现场应用情况

根据现场应用试验要求，结合长岭1#集气站及天然气外输管网系统的总体布局情况，共布置7个腐蚀检测点，其中挂片检测点3个，探针检测点4个，包括长岭1#集气站2个（探针、挂片各1个），前大气站2个（探针、挂片各1个），甲醇厂气站2个（探针、挂片各1个），二厂气站1个（探针）。腐蚀检测相关设备见图1。

图1 腐蚀检测相关设备

外输管网系统中前大、甲醇厂、二厂分输站已开始输气，已具备腐蚀检测的条件。

在前大分输站安装1个挂片，在甲醇厂分输站安装1个挂片和一个探针，在二厂分输站安装1个探针。

对前大、甲醇厂分输站取出的腐蚀挂片进行了处理，同时也对甲醇厂、二厂分输站的电阻探针进行了数据下载，并利用电阻探针配套软件作了分析。现场检测数据结果见表1。

表1 检测点流体参数与腐蚀速率

从现场检测得出的数据表明，前大—甲醇厂—二厂管线内腐蚀程度均属低度腐蚀，说明该系统目前运行安全。

4 腐蚀与防护数据库管理系统

酸性油气田投产以后，随着防腐工作的不断深入和开展，将会产生大量的腐蚀信息图片、数据和资料，利用计算机程序来评价处理这些错综复杂的腐蚀数据和资料将事半功倍。建立腐蚀与防护数据库管理系统，实现腐蚀危害统计评价智能化[5]，这将逐渐成为各油气田防腐研究工作的重要手段和趋势。

针对长岭1#集气站及天然气外输管网系统的腐蚀数据库，主要实现如下功能：

◇局域网内不同级别的用户查询；

◇不同阶段油气水变化数据的动态比较；

◇不同阶段腐蚀检测数据的动态比较；

◇部分外腐蚀数据的归纳和总结；

◇能够统计缓蚀剂加注的动态曲线；

◇对一些重要的内容能够进行动态链接；

◇对重要的腐蚀检测数据能够进行查询、打印并形成报表。

腐蚀数据录入与查询主要包括三个方面：

（1）腐蚀检测信息录入与查询。单击“腐蚀检测信息”，界面右边会出现一个流程图，在流程图中用户可在任意位置添加检测点，利用这些检测点用户可录入、查看信息（图2）。在流程图上，用户右键点击检测点，能填写该点所在管道的信息，点击任意一个检测点后能进入该检测点的详细信息界面，其中包括流程信息、腐蚀挂片法、电阻探针法、线性极化电阻法、超声波测厚法、腐蚀倾向判断。

图2 腐蚀检测信息录入与查询界面

（2）腐蚀挂片数据录入与查询。用户需要录入挂片减重、挂片面积、时间等数据后，系统将自动计算出该点的平均腐蚀速率，同时用户可将该点的图片录入到数据库中，系统还能通过折线图的方式显示腐蚀速率。

（3）电阻探针检测数据录入与查询。用户需要录入探针类型、采样间隔等数据，同时用户可将该点的图片录入到数据库中，系统还能通过折线图的方式显示腐蚀速率。

数据库的预警功能主要体现在，程序语言可以自动将录入的腐蚀速率信息跟控制标准进行对比，在一定差值范围内用不同颜色进行表示，以便及时提醒用户腐蚀的危险程度。

5 总结

（1）通过CO2腐蚀检测，评价了管线内腐蚀程度，分析了腐蚀变化规律，对管道进行了腐蚀风险的评估和预警，减少腐蚀危害，预防事故发生，有效指导长岭气田含CO2天然气地面集输系统CO2防护工作。

（2）建立腐蚀与防护数据库管理系统，提升油田防腐工作的管理水平，节约了生产成本，创造了良好的经济效益和社会效益。

（3）在线腐蚀检测技术应用前景非常广泛，将在吉林油田长岭气田、黑59和黑79 CO2驱油地面集输处理系统进一步推广应用，为油田产能建设做出贡献。

[1]张学元，邸超，雷良才.二氧化碳腐蚀与控制[M].北京：化学工业出版社，2000．

[2]李章亚.油气田腐蚀与防护技术手册[M].北京：石油工业出版社，1996．

[3]陈卓元,王凤平,张学元，等.二氧化碳腐蚀防护对策及发展趋势[J].材料开发与应用,1998，13(6):15-17．

[4]曹楚南.腐蚀试验数据的统计分析[M].北京：化学工业出版社，1998．

[5]李长荣.腐蚀数据库设计[J].中国腐蚀与防护学报，1991，11(2):139-144．

(收稿日期 2011-01-14)

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.020

于生，1987年毕业于吉林化工学院，高级工程师，现任吉林油田勘察设计院采气所所长，E-mail：chevy3@163.com，地址：吉林省松原市宁江区沿江西路166号勘察设计院采气所，138000。