管道防腐技術,為油氣開采保駕護航

2017-12-09

科技是國家強盛之基,創新是民族進步之魂。在中石化西北油田分公司科研園區石油工程技術研究院防腐實驗室,隨著三維表面形貌儀工作結束的嘀嘀聲,一張金屬掛片試樣的3D腐蝕形貌清晰地展示在趙海洋院長帶領的科研團隊成員面前,短暫的平靜之后是大伙兒興奮的歡呼和雷鳴的掌聲,又一項全新的金屬點腐蝕定量評價方法從此誕生,并成功應用到油田集輸管道腐蝕防治中。
  塔河油田是我國的一個古生界海相億噸級大油田,地處新疆塔里木盆地北部塔里木河上中游胡楊林生態保護區。采出液具有“五高一低”強腐蝕性特點,集輸工況高溫、高壓,隨著開發歷程延伸,腐蝕問題成為制約安全環保、經濟高效的瓶頸。
  中石化西北油田分公司石油工程技術研究院是中石化西北地區規模較大的工程技術研究中心,是西北油田分公司工程技術的參謀部和技術研發基地,主要承擔著油氣田鉆井、采油、測試、地面、防腐等技術研發與應用。為了解決塔河油田苛刻腐蝕環境下集輸管道突出的腐蝕問題,趙海洋帶領的腐蝕防治科研團隊通過腐蝕機理腐蝕規律、腐蝕監檢測、腐蝕防治等一系列關鍵技術難點攻關,形成了適用油田介質環境的集輸管道腐蝕防治技術體系并工業化應用,保障了油田高質高效安全環保開發。
  就原理而言,塔河油田“五高一低”強腐蝕性是指集輸管道是以H2S為主導的高H2S含量、低H2S分壓下電化學腐蝕機理,FexSy腐蝕產物膜受到Cl-、O2破壞形成點蝕通道,在如此環境下,油氣集輸管道表現出“點腐蝕為主、均勻腐蝕為輔”的腐蝕規律。這種環境下所形成的有沉積物下20#鋼點腐蝕是無沉積物下點腐蝕速率的8—20倍,溶解氧促進H2S/CO2腐蝕進程有氧環境腐蝕速率是無氧環境12.3倍腐蝕。金屬管道出現孤立蝕坑、連接蝕坑群、溝槽狀、潰瘍狀四種腐蝕形貌,非金屬管道則出現樹脂纖維剪斷、材質降解、熱熔膠老化三種腐蝕形貌,并且大部分集中在管道底部、管道下游、流態變化、高程差變化、支線入口、管對接焊、螺旋管焊縫及PVC內襯。
  管道的防腐要從監測開始,沒有相應的監測技術何談后續治理。在塔河油田,傳統掛片失重法監測不能準確反映實際介質變化引起的腐蝕速率,也不能準確捕獲點腐蝕信息,傳統掛片失重檢測評價方法也無法準確定量評價點腐蝕。趙海洋團隊研發了管道內掛片法腐蝕監測裝置,以實現管道內腐蝕狀況的真實信息捕獲,并建立了點腐蝕定量評價方法,使管道內點腐蝕監測數據準確率提高了65%,管道內腐蝕狀況得到真實反應。點腐蝕定量評價方法,實現了點蝕深度、開口尺寸、點蝕密度的腐蝕程度精細描述,評價精度提高10倍,發現點蝕概率提高10%,工作效率提高1倍。
  被腐蝕的管道如何治理?一方面,針對金屬管道焊縫熱影響區裂紋缺陷問題,趙海洋團隊采用碳纖維補強“五環四軸”濕纏繞層技術,使管道焊縫裂紋缺陷薄弱部位承壓能力達到無缺陷部位的強度,確保管道在服役周期內安全可靠運行。另一方面,針對腐蝕嚴重而鋼骨架存在,具有修復利用價值的金屬管道,集成創新了低成本埋地管道非開挖修復技術,為解決內穿插管材耐溫問題和抗氣體滲透問題,研發了抗蝕耐溫75℃的HTPO修復材質,實現超稠油集輸管道內襯修復,研發了提高氣體滲透系數4個數量級的高阻隔HBPE管材,實現天然氣集輸管道內襯修復,涂層風送擠涂修復技術,在管道內涂覆聚合物砂漿加強層+無溶劑環氧過渡層+無溶劑環氧防腐層的三層防腐結構,實現多彎頭、小口徑的單井管道修復。
  新建設的管道如何防護呢?趙海洋團隊通過鋼種改進,研發了適合于H2O-H2S-CO2-Cl-共存的腐蝕環境體系工況、性價比高的抗點蝕新鋼種管材BX245-1Cr,現場應用與20#相比點腐蝕速率降低37.8%,均勻腐蝕速率降低11.0%;通過非金屬管結構設計,研發了芳胺固化+0.5mm厚富含環氧樹脂內襯層+承插式連接的熱固性非金屬管材,解決了雅克拉氣田高CO2、高流速沖刷腐蝕問題,參編多項非金屬管國標和行標,推動了行業進步;制定企標,實現了塔河油田非金屬管標準化選材和規范化應用;創新了固含量99.5%無溶劑環氧樹脂涂料配套正、反雙向風送擠涂施工技術,解決了單向擠涂涂層厚度不均難題,實現了DN80—DN100口徑管道內涂層補口;創新應用了緩蝕劑“預膜—連續加注—批處理”藥劑防護技術,達到了緩蝕劑預膜厚度0.1mm目標值,控制管道點腐蝕速率0.016mm/a,保證了天然氣安全輸送。
新聞來源:科技日報

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