普光气田集输管线防腐技术研究

杨永欣 赵延平 张博

摘要：中国石化普光气田位于四川省达州市宣汉县境内，气田范围属中低山区，山峦连绵不断，地势险峻、沟壑纵横，地面海拔300-900m左右，相对高差20-200m，地形及地质条件极其复杂，为其建设过程及日后的维护保养均带来了极大困难。

关键词：普光气田;集输管线;防腐技术

引言：自2005年1月普光气田被划归为中原油田建设已有十余年的时间，由于普光气田地处极其复杂和特殊的地质条件，其集输系统管线尤其埋地管线的外壁由于受到土壤的侵蚀不可避免地出现了外壁腐蚀现象。普光气田属于高含硫化氢型气藏（硫化氢含量为2%～70%），具有气藏埋深、气藏压力高、H2S和CO2含量高的特点，其中普光主体H2S含量15.2%、 CO2含量8.6%，大湾区块H2S含量12.7%、 CO2含量10.2% 。自普气田建设以来，普光气田已受到了严重的内壁腐蚀，尤其是H2S/CO2腐蚀。

由于普光气田地处复杂地质条件及H2S的剧毒性和H2S/CO2的高度腐蚀性，使得该气田正面临着十分突出的安全和内外壁腐蚀防控难题。

1、集输管线外壁腐蚀

普光气田集输系统大多数为埋地管线，埋地金属在周围的环境中受到土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀而产生破坏或变质，其腐蚀原因分为化学腐蚀和电化学腐蚀。若不采取相应的防腐措施，最终可能导致管壁穿孔、泄漏或破裂事故的发生。

针对普光气田自身的特点并考虑到选材方便，外壁防腐技术采用“防腐涂层+阴极保护”技术。

在外防腐涂层方面， DN400以下（包括DN400）酸性集输管道采用硬质聚氨酯泡沫聚乙烯防腐保温层，底层防腐涂层涂料采用无溶剂液体环氧涂料，补扣采用粘弹体胶带、辐射交联聚乙烯热收缩带。DN500的集输管道和燃料气管道采用加强级三层PE防腐结构。管道补扣采用腐蚀交联聚乙烯热收缩带。

在阴极保护方面，普光气田采用强制电流阴极保护，共设11座阴极保护站，5个阴保电位测试桩，管线进出站设置绝缘法兰，保护电位控制在-0.85— -1.1.5V之间。

2 、集输管线内壁腐蚀

普光气田为高含硫化氢气田，其中含有的H2S对钢材有极强的腐蚀性，其中含有的CO2溶于水后对钢铁也有极强的腐蚀性，当水在管道表面上凝结后会使管材遭受严重腐蚀。含H2S/CO2气田的腐蚀，通常可分为两大类：一类是电化学腐蚀，包括全面腐蝕和点蚀等局部腐蚀;另一类为H2S环境开裂，主要包括硫化物应力腐蚀开裂（SSC）、氢致破裂、应力导向氢又发裂纹等。

普光气田内腐蚀技术主要采用“抗硫管材+缓蚀剂”的方法，并同时采用数据分析法对腐蚀数据及时监控。

2.1 抗硫管材的选择

正确选择抗硫化物应力开裂材料个和工艺是防止SSC最有效的方法。根据普光气田工况和试验研究，井口至一级节流前的高压管道采用镍基825合金，焊接材料采用镍基625合金。站内系统管道及设备采用抗硫碳钢，集输管道和站内常温管道采用ISO 3183-1999的L360MCS（DN500）直缝埋弧焊钢管和L360QCS（DN400及以下）无缝钢管，锻件统一采用抗硫效果较好的ASTM A350-LF2，设备采用SA516-60N/70N，所有材料均满足NACEMRO175/ISO 15156的要求，并应通过HIC，SSC抗硫评定试验。

2.2 缓蚀剂加注量优化

根据国内外的应用经验，酸性气田缓蚀剂的应用更加注重和投加工艺的结合，集输系统的缓蚀剂从开发和应用上明确分为预膜型、批处理型以及连续注入型;根据溶解分散性可以分为水溶型和油溶型，适用于不同的生产条件，溶剂的差别也较大，有溶于柴油、煤油等，溶于甲醇等，还要考虑水合物抑制剂（其主要成分为甲醇）及防硫剂等的影响。在保证相同的缓蚀率条件下，集输系统缓蚀剂的用量还需要通过组份和工艺的优化进一步降低。

2.2.1缓蚀剂预膜工艺

目前国内外常用的预膜加量公式有以下几种：

（1）V=2.4DL

式中：V：预膜量（L）;

D：管径（cm）;

L：管长（km）。

该公式已被国外管道防腐所使用，在国内的应用也较为普遍。

（2）V=20×10-3×S×T

式中：

V：缓蚀剂用量，kg;

S：集输管线内表面表面积，m2;

T：预膜时间，一般为2～3天。

该公式是法国Lacq气田针对高含硫气田集输管线而推导的缓蚀剂预膜公式。

（3）按照缓蚀剂预膜厚度为3mils（1mil=0.0254mm）来确定

这是加拿大酸性气田和纳尔科公司等的经验作法。

2.2.2缓蚀剂连续加注量

缓蚀剂正常连续加注的加量应根据缓蚀剂的特性、生产情况、加注设备情况、防腐的要求等，以室内评价确定的缓蚀剂保护浓度为基础，通过现场试验而定，并随时根据腐蚀监测的结果而调整。

根据国外高酸性气田缓蚀剂应用经验数据，每万方气量缓蚀剂加注量在0.17～0.66L之间，结合罗家寨气田不产凝析油的现状，推荐现场缓蚀剂的加量为0.5L/104m3天然气。在缓蚀剂的应用过程中随时通过腐蚀监测数据来调整缓蚀剂的加量。

对于采气管线来说，缓蚀剂通过位于井口的加注装置将缓蚀剂加注到管线内，可以保护从井口到分离器间的采气管线;对于集气干线来说，缓蚀剂通过位于集气干线开始处的加注装置将缓蚀剂加注到管线内，如果集气干线采用干气输送，则只进行预膜处理，其它时间不加注连续缓蚀剂。

2.3 腐蚀监测数据对比分析法

2.3.1电阻探针

电阻探针（ER）是通过测量电阻探头的金属损耗量来测量附属，探头为管状。探头腐蚀后面积减小，电阻增大。电阻探针通过数据采集器并利用数据处理软件传至站控室并通过网络传至中控室，可以连续测量腐蚀速率的变化，工具安装187电阻探针。

2.3.2线性极性化探针

线性激化探针（LPR）主要是采用三电极测量电解质溶液中的极化电阻，将一个小的极化电压加到溶液中的一个电极上，由于微小的电压极化而产生的电流直接与电极表面的腐蚀速率有关，从而得到瞬时腐蚀速率，共计安装24套线性激化腐蚀监测点。

2.3.3腐蚀挂片

腐蚀管片法也称为称重法，是将标准试片插入介质中，一段时间取出，通过测量试片重量的变化，以金属挂片损耗量除以时间来确定整个实验周期内的平均腐蚀速度，同时观察试片上点蚀情况，分析判断腐蚀成因和机理，确定腐蚀类型。

结语：

（1） 普光气田自建设以来，集输管线已受到严重的内外壁腐蚀，应加强相应的防腐措施。

（2）针对外壁防腐，采用“防腐涂层+阴极保护”结合技术。

（3）针对内壁腐蚀，采用“抗硫管材+缓蚀剂”的方法并不断优化，并同时采用数据分析法对腐蚀数据及时监控，使腐蚀得到更好的防护。

参考文献：

[1]集输管道的内壁腐蚀与控制探讨[J]. 李扬，赫志君.  全面腐蚀控制. 2018（11）

[2]油田地面集输管线腐蚀及防腐效果评价[J]. 刘申申.  全面腐蚀控制. 2018（06）

[3]油田地面集输管线腐蚀因素及防腐措施分析[J]. 李明洋.  全面腐蚀控制. 2018（02）