青海油田原油集输管线失效原因及对策

李春雨,冯昕媛,李本全,昝 英,罗小虎

(中国石油青海油田钻采工艺研究院,甘肃 敦煌 736202)



青海油田原油集输管线失效原因及对策

李春雨,冯昕媛,李本全,昝 英,罗小虎

(中国石油青海油田钻采工艺研究院,甘肃 敦煌 736202)

中国石油青海油田原油集输管道因腐蚀等因素导致的失效事故时有发生，严重影响了油田正常生产。结合原油管道安全性检测和油田日常抢险维护情况，对青海油田原油集输管道常见的失效原因进行了分析和总结。管道内腐蚀失效是青海油田原油集输管道失效的主要原因，第三方破坏和管道施工质量也是管道失效的重要原因。持续开展管道完整性管理、加强施工管控以及进行全面腐蚀分析优化管道建设防腐蚀参数对于减小在用管线和新建管线失效风险，延长管线使用寿命具有一定作用。

集输管线 腐蚀穿孔 非酸性油田

中国石油青海油田原油生产区域位于柴达木盆地西北侧，为非酸性油气田，地面环境为戈壁荒漠环境，气候寒冷干燥。随着各油田开发年限增长，以及油田产液变化，已经有一批服役时间较长的油气管道问题频现，逐步步入老龄期，油气管道泄漏事故频繁发生不仅严重影响了油田正常生产和运行，同时也带来了一系列的环境污染问题，产生较大的环境和法律风险。

1 花土沟地区集输干线失效情况

柴达木盆地花土沟地区是青海油田原油主要产区，随着生产时间的延长，油井采出物性质也发生了变化，油田集输系统管线失效导致的原油泄漏时有发生，严重影响了油田的正常生产，同时造成了一定程度的经济损失，增加了抢维修费用。随着油田集输管线泄漏次数逐渐增多，经济损失和环境风险逐渐严重，管线失效泄漏现象亟需解决。

据统计，2015年花土沟地区油田集输干线泄漏抢险共计40余次(见表1)，造成原油泄漏133.2 m3，导致部分油田因抢险抢修停产，同时也产生了一些环境污染问题。从2015年数据来看，腐蚀穿孔是造成花土沟地区集输干线失效泄漏的主要原因，尤其是昆北油田切十二区块，油区产出液高水含量、矿化度高、氯离子浓度高和频繁酸化及压裂措施，导致集输系统建成投产仅3 a便出现管道频繁失效泄漏，油区停产抢修频繁，增加了油区稳产、上产难度。

表1 花土沟地区2015年集输干线泄露抢修情况统计

根据油田运行维护记录，结合管道完整性现场检测发现除因腐蚀穿孔泄漏失效以外，施工破坏等外力因素和工程建设质量等因素也是导致油田集输干线失效的重要原因。

2 管道的腐蚀失效

管道在服役过程中，由于输送介质中或外界环境中存在一些腐蚀性物质，这些腐蚀性物质在与管体相互作用、反应的过程中会不断的发生化学和电化学腐蚀反应，造成腐蚀处壁厚小于管道的正常壁厚，当壁厚减薄到一定程度时，剩余的管壁无法承受管道的工作压力从而导致管道失效。当腐蚀发生在管道内壁时称为管道内腐蚀，当腐蚀反应发生在管道外壁时称为管道外腐蚀。2015年青海油田对部分油田集输干线进行完整性评价，按照GB/T 19285—2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》，花土沟地区土壤腐蚀性等级为3级中等腐蚀性，目前管道防腐蚀方法能够有效的保护管道外壁免遭土壤腐蚀，管道内腐蚀是集输管道主要的腐蚀形式。

虽然管道在建设时要按照相关标准进行外防腐设计，但在油田管道建设中，由于管道防腐层制造缺陷以及施工中的机械损伤，管道外防腐层不可避免的会存在缺陷(见图1)。在土壤中水、氧和氯等离子[1]作用下，防腐层缺陷位置出现腐蚀，并在管体和防腐层之间蔓延，导致防腐层剥落扩大腐蚀范围。最终形成以腐蚀位置为阳极，有防腐层保护位置为阴极的小阳极-大阴极的腐蚀电池体系，加速防腐层破损点位置腐蚀速率。同时，随着腐蚀产物的堆积，在腐蚀位置会形成氧浓差腐蚀原电池，极大的加速管道局部腐蚀。

图1 管道外防腐层缺陷导致的局部腐蚀

青海油田原油及地层水不含H2S和CO2等酸性成分，集输管道内壁整体腐蚀速率偏低，集输管道在设计和建设过程中一般不进行内防腐处理。但是在高含水、高氯离子浓度以及溶解氧和硫酸盐还原菌等腐蚀因素的作用下，管线内壁腐蚀反应随时都在发生，随着管线使用年限的增长，管线局部腐蚀穿孔泄漏现象逐渐增多。特别是随着地层产水pH值逐渐上升，呈现中性偏碱性，部分集输管线结垢现象明显[2]，在氯离子作用下，盐垢与管体之间极容易形成自催化酸化腐蚀原电池，极大的加快局部腐蚀速率导致腐蚀穿孔。

3 管道第三方破坏失效

第三方破坏是指人为活动、施工作业等原因导致管道破损或防腐层破坏的活动。由于部分油田开发时间长，集输系统经过多次改造和维修，埋地管线错综复杂，管道无地面标识或地面标识位置错误等因素，导致开挖作业时管道防腐层破损和管道变形现象时有发生。特别是在抢险采用机械开挖时，极易导致附近管道变形或破损等情况发生。

4 其他因素导致的失效

近几年，花土沟地区油田未进行全面腐蚀分析，在管道设计、选材时往往因为对腐蚀介质认识不够深入，或未考虑酸化压裂影响，选择的管线材质或防腐方法无法满足耐蚀性要求，导致的管线快速腐蚀穿孔失效问题时有发生。

另一方面，虽然已经建立了完备的施工管理和质量监督体系，但在实际工程中，施工质量事件时有发生，管道焊口补口补伤、野蛮施工导致防腐层破损等问题也会导致管道外腐蚀。同时，管道泄漏抢险后，管道防腐保温层未修复等问题也威胁这管道安全。

5 措施及建议

油气集输管线失效泄漏是各油田开发过程中面临的重要问题之一，失效泄漏不仅影响生产、增加费用、导致环境污染，还会导致火灾、爆炸和中毒等危害人员安全的问题。为防止和减少管线失效泄漏风险，包括青海油田在内的各油气田企业均采取了一些措施，逐渐开展管道和场站完整性管理，取得了一定效果。为保证油气集输管线的安全运行,应做好以下几个方面工作：

5.1 开展完整性管理工作

对在用管线开展完整性管理能够有效地预防管道失效泄漏，目前中石油等企业正在逐步推行完整性管理工作，至今为止，已经形成了大量的标准和规范以及一系列成果，正在逐步构建管道完整性管理的文件体系，包括管道完整性管理标准和管道完整性管理的支持性标准与规范，如管道腐蚀评价标准和规范、管道强度评价标准和规范、管道检测方法、管道监测方法等。持续开展管道完整性管理能够有效发现管道薄弱点，消除事故隐患，延长在用管道使用寿命。

5.2 优化选材和防腐蚀措施

在管道建设前，应对管线输送介质和土壤腐蚀环境进行腐蚀评价，选择适合的管道材质和防腐蚀措施。例如，针对内腐蚀，根据输送介质的腐蚀性高低和腐蚀类型可以选择非金属材质管线、耐蚀合金材质管线、内衬不锈钢复合管线以及一般碳钢管线等，也可设计添加缓蚀剂、除氧剂、杀菌剂、除垢剂和使用内防腐涂层等手段减缓内腐蚀；针对管道外腐蚀，设计不同的防腐层、采取阴极保护措施等方法减缓腐蚀。同时对于腐蚀异常管线，进行全面腐蚀分析，确定腐蚀关键因素并制定相应的维护整改措施。

5.3 强化施工管理

在施工过程中加强施工管理，确保管道材质、防腐层质量合格，强化施工监督，杜绝拖管、野蛮抓管等会导致防腐层损伤的野蛮施工行为，提升质量控制，严格按照方案施工，满足设计要求。同时对于因抢险施工破坏的管道防腐保温层要及时修复，降低抢险施工对管道的影响。

[1] 伍远辉，罗宿星，张显群，等. 氯离子含量对黄壤土中碳钢腐蚀行为的影响[J].全面腐蚀控制，2011,25(5):41-45.

[2] 涂乙，汪伟英，吴萌，等. 注水开发油田结垢影响因素分析[J].油气储运,2010,29(2):896-899

(编辑 王菁辉)

Causes of Failure of Crude Oil Gathering Pipelines in Qinghai Oil Field and Countermeasures

LiChunyu,FengXinyuan,LiBenquan,ZanYing,LuoXiaohu

(DrillingandProductionTechnologyResearchInstituteofQinghaiOilfieldCompany,Dunhuang736202，China)

The failure accidents caused by the corrosion in the crude oil gathering pipelines occurred frequently in Qinghai Oil Field, which seriously affected the normal operation of the oil field. The causes of failure of the pipelines were analyzed and summarized based upon the safety testing and routine maintenance of the pipelines. It was found that the internal corrosion failure was the main culprit of crude oil pipeline and damages by the third party and poor construction quality of the pipeline are also the important causes of failure. The sustained integrity management and strengthened construction management of the pipelines as well as comprehensive corrosion analysis and optimization of corrosion protection parameters have played an important role in minimizing the failure risks of operating pipelines and newly-constructed pipelines and extending the service life of the pipelines.

gathering pipeline, corrosion failure, non-acidic oil field

2016-04-12；修改稿收到日期：2016-05-16。

李春雨(1986-)，研究生，现在该院从事管道及场站完整性管理工作。E-mail：lchunyqh@petrochina.com.cn