摘要：简要介绍了天东017-H4井至天东15井管线基本情况，天东017-H4井至天东15井管线从2012年12月份至2015年11月份一共发生6次失效，根据目前该管线的运行情况进行分析，讨论该管线多次发生腐蚀穿孔的原因，提出可行性措施确保天然气管线安全生产。
一、天东017-H4井至天东15井管线基本情况
天东017-H4井至天东15井管线于2010年4月24日建成投运，全长3.705km，管线规格为Φ168.3×8mm，设计压力9MPa，设计输量20万方/每天，管线材质为L245NB，防腐层为三层PE。目前输气量7.5万方/天。由天东017-H4井至天东15井管线走向高程图可见该管线敷设存在较大起伏。
图1 天东017-H4井至天东15井高程图
二、存在的问题
该管线分别于2013年12月8日、2014年4月25日、2014年6月26日、2015年7月23日、2015年9月16日、2015年11月26日共发生6次管线穿孔失效事件。由于该管线仅使用5年而频繁出现内腐蚀失效泄漏，该管道可能还存在多处类似的腐蚀点，对该管线安全运行带来较大安全隐患。
三、管线运行情况
（一）天东017-H4井至天东15井管线输送介质
天东017-H4井至天东15井管道目前输送压力4.9MPa，运行输量7.5万方/天，产水量4方/天，输送介质为含H2S和CO2的湿原料气，其中H2S含量0.01%（摩尔百分比）、CO2含量1.78%（摩尔百分比）
（二）内腐蚀直接评价
天东017-H4井管线至天东15井管线在2014年进行过一次内腐蚀直接评价。对部分点进行了开挖验证。
开挖检测点所检管线最大点蚀速度在0.033mm/a～0.100mm/a之间，但开挖验证点壁厚最小都为8.1mm，目前远远达不到腐蚀穿孔条件。
（三）积液情况
天东017-H4井至天东15井集气管线沿线没有进出气点，因此全线临界倾角唯一。可根据NACE简单临界倾角经验公式计算该管段的临界倾角：
通过现场踏勘测绘了天东017-H4井至天东15井集气管线的实际倾角。根据管道的起伏，全线111个管段的实际倾角与目前管线最小集输压力P为3.5MPa，管内径为152.3mm，最大集输流量Q为8万方/天的条件下，计算得到该管线气体最大流速1.3m/s，临界倾角仅为0.9°。可易积液段数量为69段由下图可见，管道共有4个明显的易积液管段区，其中前段和后段各有一个，中段有两个，目前该管线的运行情况已不利于带液。
在投产初期最小集输压力P为3.5MPa，管内径ID为152.3mm，最大集输流量Q为22.86万方/天条件下，计算得临界倾角为8.3°，全程24个易积液段。
（四）管道腐蚀特征
天东017-H4井至天东15井管线共发生了6次腐蚀穿孔泄漏，2013年12月8日管道发生穿孔，在管道焊缝6点钟方向处有一直径2mm的小孔；2014年4月25日管道发生穿孔，在管道本体7点钟方向处有两处（间隔1cm）直径为1mm的小孔；2014年6月26日管道发生穿孔，在管道焊缝6点钟方向有一个直径3mm圆孔1个；2015年7月23日管道发生穿孔，在管道本体7点钟方向有一个大小为直径1mm圆孔1个；2015年9月16日管道发生穿孔，在管道本体6点钟方向有一个大小为直径2mm圆孔1个。
四、管线失效原因分析
（一）杂散电流腐蚀
2015年8月对第4次腐蚀管段送检，检测报告指出腐蚀管段泄漏点附近的坑洞内有腐蚀产物附着，除泄漏点附近的坑洞外的其他送检管段的内壁几乎无虚浮的腐蚀产物附者既非大面积腐蚀所致，查阅相关资料显示有杂散电流的情况下，会导致类似的腐蚀孔洞。
（二）输送介质腐蚀
气井产出的腐蚀性组分对管道的腐蚀影响很大，包括：地层水，硫化物，二氧化碳，氯离子和氧等，其中二氧化碳和硫化氢是主要的腐蚀组分。通过与同期建设的管线进行对比，天东017-H4井CO2的分压高于同期建设管线，处于轻度腐蚀或者点蚀这个区间。
图2 腐蚀管段图片
表1 CO2、H2S分压情况
（三）管线应力腐蚀
管道应力腐蚀开裂是指钢管在一定的压力和腐蚀环境下所产生的开裂现象，管道应力腐蚀现象的产生由腐蚀环境、拉应力、本身材质共同决定。
天东017-H4井至天东15井管线有4次管线腐蚀在天东017-H4井站外农田里，根据第六次管线泄漏探管，发现几次管线泄漏点均为管线埋深最深点。水田里的第一次腐蚀为焊缝，其余几次腐蚀均为焊缝两侧。
由于当时施工时，管道下方未夯实，动用挖机进行回填时，造成了下方埋地管线变形、沉降。该段埋地管线长期收到应力影响，加之该田间管段为积液段且在输送介质二氧化碳的腐蚀机理，该段焊缝首先发生了腐蚀穿孔，之后焊缝两端受应力影响部位接连发生腐蚀泄漏穿孔。
五、结论及建议
天东017-H4井站外田里管段可能受到应力腐蚀影响，加之该管段为积液段，在输送介质的中二氧化碳腐蚀的综合影响影响下，导致在该地段频繁发生腐蚀泄漏穿孔。
1、地面集输系统改造
新建一条天东017-H4井至天东017-H5井管线，沿天东017-H4井至天东017-H5井气田水管线走向，从下图可见该管道走向平稳，不利于积液。
2、站场工艺适应性改造完善，对失效高频段换管
优化站场设施，使天东017-H4井站可以储集气田水，同时解决天东017-H4井站内供电问题，可实现可靠的气液分离自动排污及气田水转运，即可减少天东017-H4井气田水进入输气管线，减少管线积液。
3、加强新建管道施工质量监控
新建管道过程中，确保施工质量，管道与沟底应紧贴，悬空段应用细土和砂塞填，管道焊接中确保管道焊接质量达到规范要求。
参考文献：
[1]重庆市机械工业理化计量中心.天东017-H4井至天东15井管线第四次失效检测报告，2015
[2]闫伟，邓金银.油气井CO2分压计算方法探讨.钻采工艺，2011，34，（5）：19-22.
[3]柯伟．中国腐蚀调查报告[M]．北京：化学工业出版社，2003.
[4]杨洲．硫化氢对石油管线钢应力腐蚀开裂和氢渗透行为的影响[D]．中国：中国科学院海洋研究所，2004．
论文作者:张宸,龙亚均
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/6
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