关键词：集输管道；含H2S环境；内腐蚀控制；缓蚀剂；腐蚀监测
1含硫集输管道内腐蚀类型
在开发生产含硫天然气过程中，集输管道选择对普通抗硫碳钢材料采用时，内腐蚀是指因为输送流体的腐蚀性，造成对集输管道内部的腐蚀而引起失效，主要涉及到输送介质特点和管道材料两大因素。含硫集输管道的内腐蚀主要包括溶解氧腐蚀、H2S腐蚀及氢损伤、CO2腐蚀、多相流冲刷腐蚀和细菌腐蚀等多种类型。
2含硫集输管道的内腐蚀控制
2.1选择和优化材料
材料选择过程将会对整个油气田的设计寿命造成影响，而且与费用、检修和维护、安全、环境、安全评估以及其他的规划要求息息相关。材料的选择首先应保证安全可靠性，同时还要对其经济性和可操作性所考虑。
2.2添加缓蚀剂
工程实践表明，在投产初期采用干气输送时若进行湿气输送或脱水效果不好，即使管道采用抗硫碳钢管材，其也不可避免出现腐蚀。因此有必要对添加缓蚀剂考虑，而缓蚀剂的筛选工作一般是基于现场实际工况进行。
2.2.1缓蚀剂加注方式
一般缓蚀剂应用工艺可分为批处理预膜和连续/间歇加注工艺。一般通过泵进行加注缓蚀剂连续/间歇加注工艺，缓蚀剂到达输气管道之后经过中空喷嘴喷注到管道内部，缓蚀剂破碎形成小液滴，在重力及气流的联合作用下在管道内壁分布，从而形成缓蚀剂液膜。缓蚀剂的效果会被介质流态、速度、温度、管道起伏度、加注雾化程度等多种因素所影响，在抑制集输管道内腐蚀的实践中常规的加注方法尚存在一定的局限性。
2.2.2缓蚀剂加注量
缓蚀剂加注原则是必须确保管道控制腐蚀速度的最佳剂量。在确保控制腐蚀速度的前提下，适当降低缓蚀剂用量。对于缓蚀剂连续加注的设定，在未知产液量的情况下，国内通常按0.17～0.66L/104m3选取，根据腐蚀程度评估结果的严重性进行适当加量添加。当已知产液量在20t/d以下时，缓蚀剂按照200ppm/t进行加注；当产液量大于20t/d且含水量高于60%时，加注量按照200ppm/t油+240ppm/t水进行计算。SY/T0611-2008推荐了缓蚀剂批处理预膜量的计算公式：
W=2.4DL式中：
W—涂膜量，L；
D—管内径，cm；
L—管长，Km。
根据上式计算结果，通常会再加上30%的富裕量，从而得到最终的缓蚀剂批处理预膜量。
2.3腐蚀监测和检测
2.3.1腐蚀监测技术
腐蚀监测是指在管道或设备运行期间对管道设备材质的腐蚀状态、腐蚀速率以及某些与腐蚀相关的参数进行连续或者断续而系统的测量，根据测量的结果指导腐蚀检测和腐蚀控制的技术。处于含硫气田苛刻环境工况的金属材料存在严重的腐蚀风险，目前电阻探针、电感探针、线性极化探针、腐蚀挂片等传统的腐蚀监测方法已经被广泛用于含硫气田。FSM、氢探针技术、电化学噪声技术等腐蚀监测新技术在研究点蚀、缝隙腐蚀和氢致开裂等方面也具有独特的优势，其中FSM已成功用于塔里木油田。
酸性气田腐蚀监测技术可以为气田缓蚀剂的筛选及缓蚀剂加注方案的优化和调整提供数据支持，同时，通过对腐蚀监测数据的分析处理，能够为气田管线和设备的材料选择提供依据。各腐蚀监测技术对比情况如表1所示。
2.3.2腐蚀监测点设置
腐蚀监测点的设计一般遵循“区域性、代表性、系统性”三大原则，腐蚀监测点的布置还要考虑实际生产需求。一般情况下，选择工况条件较为苛刻的部位作为被监测点，如：（1）高温高压易腐蚀的位置；（2）易积液的位置；（3）管输介质（如含水量）、流速、流动状态等发生变化的位置；（4）事故频发的设备、管道及设备进出口；（5）采集气管道的末端。目前大多数腐蚀监测设备属于插入式装置，应保证插入的探头在清管时能被取出或提升以至不影响整个清管作业。
2.3.3腐蚀监测结果分析
分析不同腐蚀监测设备的反馈结果，对于后期的腐蚀控制以及措施调整有着重要意义。以某含硫气田的腐蚀监测为例，某集气站外输管线采用挂片+电阻探针联合监测，管道运行温度在30℃左右，压力约为7MPa，在经过75天的监测周期后，经计算分析，挂片腐蚀速率为0.0019mm/a，小于0.025mm/a，挂片表面光滑平整，表明管线以均匀腐蚀为主，属轻度腐蚀，低风险，后期需持续关注该管线的腐蚀监测情况。
该集气站进站管线设置了FSMLog腐蚀监测设备，根据监测结果，FSMLog测试区域金属为均匀腐蚀，腐蚀速率较低，平均金属累计损失量为0.0036mm，平均腐蚀速率为0.0014mm/a，属轻度腐蚀。FSMLog三维数据图表明在该监测周期内管线最大的点蚀深度为0.025mm，后期仍需持续关注该集输管线的腐蚀监测情况。
2.3.4腐蚀检测
通过管道及设备内腐蚀监测于检测技术，可以有效获取内腐蚀情况信息，进而保证其安全运行。内腐蚀检测方法包括较常规的目视检查、超声波定点测厚、取样分析等方法。
2.3.4.1目视检查
当管道系统或设备停产检修时，应对暴露的内壁进行目视检查，主要包括：（1）通过鉴别内表面腐蚀的形态（例如均匀腐蚀、点蚀和沟槽状腐蚀等）确定腐蚀类型；（2）测量腐蚀沿管道或设备内表面圆周向和轴向的长度以及记录任何可辨别的腐蚀形貌，测量单位面积的腐蚀坑数量和深度；（3）管壁沉积物及沉积物下的腐蚀情况。
2.3.4.2超声波定点测厚
超声波测厚仪通常采用操作简便的数字直读式，检测前和检测期间应按设备说明书进行校准。检测方法参考GB/T11344-2008《接触式超声脉冲回波法测厚方法》。超声波测厚点宜设置在紧邻截流阀后的管段、弯头、三通和处于低洼地段的管道上，容器的测厚点宜设置在进出气口四周、气液交界面、积液包等位置。测厚点位置应固定并有明显的记号，能长期连续使用。每次测量至少应包括对相同位置的测量，使测量具有连续性和可比性。
2.3.4.3取样分析
应对管输介质、清管和排污的排出物进行取样分析；在停产和检修时，还可对管道、设备内壁的腐蚀产物进行取样分析。取样分析主要包括H2S、CO2、Cl-、O2、H2、氰化物、元素硫等与腐蚀相关的成分以及含水量。
3结论
内腐蚀控制是油气田开发过程中需重点关注的环节，对于含硫集输管道的内腐蚀控制，在整个项目开发设计时就应着手全面引入内腐蚀控制设计方案和适合的腐蚀监测体系，建立数字化腐蚀数据管理和分析系统，形成切实可行的整体防腐方案，在生产实践中不断优化缓蚀剂防腐工艺，从而实现项目的内腐蚀控制整体方案和完整性管理。
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论文作者:韩江南,童竞
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/24
标签：管道论文; 气田论文; 缓蚀剂论文; 含硫论文; 设备论文; 管线论文; 探针论文; 《基层建设》2017年第23期论文;