普光气田集输系统腐蚀控制技术

兰勇 王健 田烨瑞 程小波 黄明奎

【摘要】普光气田是国内迄今为止规模最大、含硫及二氧化碳最高的特大型海相气田，普光气田集输系统采用湿气混输工艺，综合利用了“抗硫管材+阴极保护+缓蚀剂”的腐蚀控制技术，该技术对普光气田集输系统腐蚀起到了很好的控制作用。

【关键词】腐蚀控制 缓蚀剂 批处理

1 抗硫材料的选择

1.1 站内管材选择

从井口至第一个节流阀之间的管线由于比较接近井口，压力很高，缓蚀剂在此加注困难，且管线相对较短，此段管线采用镍合金管，并由相关厂家提供配套法兰，以保证其安全性。加热炉后采用钢材为碱性吹氧转炉或电炉冶炼的L360管材，该管材是低硫和低磷的细晶全镇静纯净钢，在生产过程对其夹杂物的成型进行控制，并使其最小可能的出现非金属夹杂物，管体的铁素体晶粒为ASTM E112 NO.10级或更细；对所有等级的钢管，整根钢管进行消除应力热处理，消除应力热处理后，须保证焊缝及热影响区的宏观硬度不超过22HRC。

根据NACE MR0175/ISO15156的要求，DN500以上的站内酸气管道采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS直缝埋弧焊钢管；DN400以下（包括DN400）的酸气管道采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS无缝钢管。

1.2 站外管材选择

站外集输管线D N 4 0 0以上（包括DN400）的管子采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS（或CSA Z245.1 Grade 359 Cat II）直缝埋弧焊抗硫钢管，DN400以下的管子采用GB/T9711.3-2005/ISO 3183.3-1999 L360NCS（或ASTM A106-B）抗硫钢管，腐蚀余量取3.2mm。同时配套相应的缓蚀剂加注，对缓蚀剂提出相应的技术要求，配合全面有效的腐蚀监测设施对腐蚀进行实时监测记录。

同时选取适当区块的一段管线采用抗硫双金属复合钢管（抗硫碳钢+内衬耐蚀合金材料）作为试验段，检验双金属复合钢管的实际应用效果。

1.3 弯管

集输酸气管线全部采用工厂预制的热煨弯管，禁止使用现场冷弯弯管。

1.4 管件法兰

管件、法兰与系统中钢管配套选材，即镍基合金管线配镍基合金管件，抗硫碳钢管道配抗硫碳钢管件，且其材料与相连管道的材料相同或相当。其中法兰还要与阀门配套，如果阀门采用堆焊镍基合金的方案，则法兰也需在其密封面堆焊，其它部位不变，以尽可能避免由于异种金属接触产生的电偶腐蚀。

2 外防腐技术

2.1 防腐层技术

普光气田集输系统对需要进行内表面防腐的设备，采用重防腐涂料；外表面防腐采用聚氨酯面漆、环氧云铁中间漆、环氧富锌底漆。

站外集输管线采用加强级3PE涂层，热煨弯管采用无溶剂环氧涂料+热收缩带缠绕的结构，管道补口采用无溶剂液体环氧涂料+热收缩带方式。这种外防腐方式能够有效隔断管线与自然环境的接触，防止水分、氧气等对金属外部的侵蚀；具有较高的机械强度和韧性、耐土壤腐蚀性能、耐阴极剥离性能、抗细菌腐蚀性能以及价格低廉的优点。

2.2 阴极保护技术

完整而优良的有机覆盖层是管道阴极保护的前提，它可以降低阴极保护的电流密度，缩短阴极极化的时间，改善电流分布，扩大保护范围。阴极保护是一项成熟的管道外防腐保护技术，普光气田集输管道采用强制电流阴极，共设6座阴极保护站。

根据标准GB/T21246—2007《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》，保护电位应处于（瞬时断电法，消除IR降）处于-0.85V～-1.15V（相对于饱和Cu/CuSO4参比电极）之间。

3 缓蚀剂加注与批处理

3.1 缓蚀剂批处理工艺

批处理的目的是在管线内壁上形成一层坚固的油溶性缓蚀剂膜。为了实现这个目标，在每次批处理开始之前，都要在管线内运行钢丝刷清管器清洁管壁及管道内低洼处的积水。

3.1.1 批处理机理

批处理的缓蚀剂应与柴油按比例1：1预先混合，缓蚀剂的化学组分对金属表面有吸引力，在清管过程中会优先沉积在金属表面。批处理的过程中，要确保在两个清管器之间投入足够的缓蚀剂，以保证全周覆盖。

批处理过程中会在管线内壁形成大约3密尔厚的缓蚀剂涂层，它因自身粘性紧密吸附在管道内壁，一定程度上阻止了含硫天然气直接于管道内壁的接触，大大减少了硫化氢、二氧化碳酸性介质对管道的腐蚀。

3.1.2 批处理工艺

（1）选用的缓蚀剂的性能特征。

CL545是预膜及批处理油溶性缓蚀剂，它是脂肪烃、芳香烃、咪唑等的混合物，是用于油气井的稳定性强的阳离子薄膜胺类缓蚀剂。可以在管线内壁上形成粘性极强的薄膜，从而有效防止采出流体中硫化氢、二氧化碳以及腐蚀性盐水造成的腐蚀。根据普光气田的工程数据，对于高含H2S和中等含量CO2气体介质和高含Cl-的水环境，CL545为目前已知的最佳产品。

（2）批处理工艺流程。

缓蚀剂预膜和批处理的基本流程：打开集气站发球筒，置入导向清管器和涂膜清管器，在两只清管器中间通过缓蚀剂移动加注撬注入适量的柴油/预涂膜用缓蚀剂，关闭发球筒。投产前利用氮气作为动力源推动导向清管器和涂膜清管器进行柴油打底/缓蚀剂预涂膜，投产后利用管道输送的高压天然气推动导向清管器和涂膜清管器进行柴油打底/缓蚀剂批处理作业。通过缓蚀剂预涂膜（批处理）在管道的内壁形成一层保护膜，有效的阻止管道的腐蚀。

3.2 连续加注技术

3.2.1 连续加注缓蚀剂的性能指标

CL1204是目前筛选的最适合普光工况的连续加注缓蚀剂，它是一种浓缩的、溶于水、在油-水系统中分散的季铵烷基吡啶类缓蚀剂，用于加注系统。CL1204可抑制由油气系统生产液中的H2S、CO2和有机酸引起的腐蚀，还可清除腐蚀产物的碎片。

3.2.2 加注方式与加注量

缓蚀剂连续加注流程加注点设在每口井一级节流后管段以及酸气管线出站发球筒前管段，由固定式缓蚀剂加注撬进行连续加注，采用雾化工艺以保证足够距离达到腐蚀控制的要求，选用中空式雾化喷头，安装在管线的中线部位，以保证雾化效果。

参考文献

[1] 何厚生，曹耀峰.普光高酸性气田开发[M].北京：中国石化出版社，2010：524-532

作者简介

兰勇（1981年），男，助理工程师，从事石油集输工艺技术研究与管理工作。