文96 地下储气库腐蚀监测应用与分析

刘佳佳，林建国，李保存，张国栋，张 威

(中国石化天然气榆济管道分公司，河南 濮阳 457000)

文96 地下储气库为典型的枯竭气藏储气库，是由中原油田文96 气藏改建而成，它的主要作用是为满足季节调峰、突发事件应急供气需要，保证榆林-济南输气管线安全、平稳供气［1］。为了弄清注采井管柱与管线腐蚀因素和腐蚀速率，结合气库运行现状，采用在线监测技术监测气库腐蚀情况。

1 管柱腐蚀环境分析

据气样(注入气和产出气组分如表1)分析资料，文96 储气库产出气中不含O2，H2和SRB(硫酸盐还原菌)，而CO2体积分数为1.14%，水样的pH 值为6，氯离子质量浓度为634 mg/L，因此，确定文96 储气库管柱腐蚀是以CO2酸性腐蚀为主的电化学腐蚀［2-4］。另外，气井压力、温度、产气量、产水量、气水比、材质等因素也影响着气井的腐蚀速度。注气阶段，注入气为干气，油管内壁为干性环境，不会产生电化学腐蚀，但是注气量过大时，会产生冲蚀。采气阶段，随着地层水的流入和凝析水的析出，油管内壁会出现一层水膜，为电化学腐蚀［5］，但是注气量过大时，会产生冲蚀。采气阶段，随着地层水的流入和凝析水的析出，油管内壁会出现一层水膜，为电化学腐蚀创造了条件，同时采气量过大时，还存在冲蚀现象。

表1 注入气和采出气组分 φ，%

2 挂片腐蚀失重法监测

挂片法是腐蚀检测手段中最根本和有效的方法，能最大程度反映腐蚀的真实情况［6］。实验采用挂片法分析表面腐蚀形貌和计算平均腐蚀速率。实验材料选择与文96 储气库管材一致的挂片，分析目前腐蚀情况;选择降低标准的钢级管材，分析腐蚀情况能否满足气库要求;选择目前文23 气田气井使用的油管钢级管材，对比腐蚀程度。地面采用16Mn 材质，井筒采用3Cr，P110，N80 和J55 四种不同材质挂环、挂片。

2.1 现场应用情况

(1)地面管线:建立监测装置，在储8、储13井的两口井的水平管线各建一套高压(30 MPa)监测装置，见图1。

图1 地面监测设备安装

(2)井筒:井筒检测设备见图2，固定于采气树内。

图2 井筒监测设备安装

2.2 第一阶段监测结果分析

第一阶段:2014 年文96 储8、储13 井两口井生产情况如表2，采用静态失重法计算的腐蚀速率，见表3 至表4。

表2 监测周期

从监测数据看出:

(1)注气期文96-储13 井和储8 井地面管线的腐蚀速率都小于0.025 mm/a，按照美国腐蚀工程师协会NACE-0775-2013 中对腐蚀程度的规定，属于轻度腐蚀。

(2)注气期文96 储13 井和储8 井井筒中4种材质的腐蚀速率都小于0.025 mm/a，属于轻度腐蚀。

(3)注气期16Mn，3Cr，P110，N80 和J55 这五种材质均可以满足储气库井筒防腐蚀的要求。

表3 文96-储13 井试样腐蚀速率

表4 文96-储8 井试样腐蚀速率

2.3 第二阶段监测结果分析

第二阶段:2014 年7 月29 日至10 月18 日监测挂片取出进行分析，为期81 d。储8 井采气4 d，共采气994.133 dam3，注气4 d，共 注气788.144 dam3，储13 井生产情况见表5，文96 储13 井和文96 储8 的腐蚀速率见表6 至表7。

表5 文96 储13 井监测期间生产情况(2014 年)

表6 文96 储13 井试样腐蚀速率

表7 文96 储8 井试样腐蚀速率

由表6 和表7 监测数据看出:

(1)文96 储13 井、储8 井地面管线的腐蚀速率小于0.025 mm/a，属于轻度腐蚀。

(2)文96 储13 井、储8 井三种材质在气相中的腐蚀速度都小于0.025 mm/a，属于轻度腐蚀。

2.4 第一和第二阶段监测结果对比分析

根据第一和第二阶段监测结果见表8，对比分析第一阶段和第二阶段腐蚀速率和影响因素之间的关系，保证监测结果的准确性。

表8 第一和第二阶段腐蚀监测结果对比

由表8 及监测期间取出挂片和处理后的图样，分析如下:①腐蚀程度增加，腐蚀速率较第一阶段成数十倍增加;②第二阶段挂片处理表面附着杂物后，挂片颜色加深，表面发黑，第一阶段处理后发亮;③第一阶段属于注气期，第二阶段注、采气期均有，腐蚀主要在采气期。

3 结论

(1)该实验采用失重法监测地面管线及井筒管柱腐蚀情况，两口井腐蚀速率均未超过标准(＜0.025 mm/a)，属于轻度腐蚀。

(2)根据第一、第二阶段腐蚀速率看，采气期的腐蚀速率比注气期要大。注气阶段，注入气为干气，油管内壁为干性环境，不会产生电化学腐蚀，采气阶段，随着地层水的流入和凝析水的析出，油管内壁会出现一层水膜，为电化学腐蚀创造了条件。

(3)不同材质的耐腐蚀率为3Gr ≥P110 ＞N80 ＞J55，J55 材质已接近0.025 mm/a。文96 储气库已经考虑了防腐措施，一是管柱材料已经选定为油管φ88.9 mm ×6.45 mmBG80-3Cr，BGT1扣(气密封扣)，工具材质为9Cr，具有抗腐蚀性;二是采用永久式封隔器，实现油套封隔，环空注入保护液，达到保护上部套管的目的。因此，文96储气库防腐对象主要是针对油管，防腐措施主要从保护和减缓的目的出发，采用合适的缓蚀剂来减小腐蚀。

［1］付太森，腰世哲，纪成学，等.文96 地下储气库注采井完井技术［J］.石油钻采工艺，2013，35(6):44-47.

［2］蒲仁瑞，刘唯贤，李敏，等.气井管柱腐蚀机理研究及防治［J］.钻采工艺，2003，26(1):80-81.

［3］张书平，赵文，张宏福，等.长庆气田气井腐蚀因素及防腐对策［J］.天然气工业，2002，22(6):112-113.

［4］朱景龙，孙成，王佳，等.CO2腐蚀及控制研究进展［J］.腐蚀科学与防护技术，2007，19(5):350-353.

［5］杨兴国，王守峰，霍敏奎.长春储气库低含CO2条件下室内腐蚀实验研究［J］.石油钻采工艺，2014，36(1):112-115.

［6］郑云萍，刘奇，张峰，等.气井井下的腐蚀监测技术［J］.腐蚀与防护，2013，34(4):355-358.