雅克拉气田单井集输管道腐蚀及检测.pdf

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1、专 论 石油化 工腐蚀与防护 C OR R O S I ON&P R O T E C T I O N 1 N P E T R O C H E MI C A L I N DU S F R Y 2 0 1 4年第 3 1卷 第 6期 雅克拉气 田单井集输管道腐蚀及检测 赵梦露， 张江江， 张淑琴 ， 杨 波 ( 中国石油化工股份有限公司西北油田分公司， 新疆 阿克苏 3 3 4 6 0 0 ) 摘要： 雅克拉气田部分单井集输管线腐蚀及穿孔严重， 受超声波壁厚检测方法局限性的影响， 不能有效地捕获管线腐蚀隐患部位内壁点蚀。通过分析管道输送介质、 管道材质、 介质运行状态 的腐蚀性， 优选出针对雅克拉

2、气田单井集输管线的内腐蚀检测方法及检测范围， 最终确定雅克拉 气田单井管道腐蚀主要介质为 c l 一 和 C O ， 其他影响因素为焊缝和流体冲刷等， 造成气田单井管道 腐蚀减薄的主要原因为C O ，电化学腐蚀及冲刷腐蚀。文章通过全面分析， 指明各种防腐措施的不 足 ， 提 出了系统的腐蚀检 测方法 ， 为油田类似 的腐蚀提供 了治理依据。 关键词 ： 雅克拉气 田 单井集输管线腐蚀 因素壁厚减薄检测 雅 克拉气 田位于塔 里木 盆地北 部 ， 位于沙 雅隆起雅克拉断 凸中 一东部 ，地理位 置在新疆 维吾 尔 自治 区阿克苏地 区境 内， 主力 产层为上 、 下 白垩系 ， 雅克 拉气 田

3、2 0 0 5年正 式投 入 开发 ， 地面单井集输管线 2 0 0 5年 1 1月建成投产 ， 随着 开发规模 的扩大 ， 2 0 0 6年至 2 0 1 0年期 间又先后 建设了 6口新投产井集输管线 。投运短短 1 5 a 后 ， Y K1 ， Y K 5 H， Y K 6 H 和 Y K 1 0井井 口集 输 管 道先后因腐蚀 问题发 生暴 管 和腐蚀 穿孔 现象 ， 严重影响到 了气 田的正 常生 产运行 ， 也 带来 了 一定的经 济损 失。该 文通 过腐 蚀原 因分 析 ， 指 出了现有 防腐措 施 的不 足及存 在 的问题 ， 提 出 了更为系统 的 内腐蚀 检测 及评 估方

4、法 ， 为现 场 检测及腐蚀治理提供 了依据。 l 单井集输管线腐蚀现状 1 1 腐蚀穿孔现状 雅克拉气 田属酸性气 田， 流体 复杂 ( 井流物 C O 和 C l 一 含量高 ， p H值低和 H2 S含量低 ) 、 集输 压力 高 ( 7 88 5 MP a ) 、 集 输 温 度 高 ( 3 0 6 5) ， 单井集输管线投运超过 1 a后 ， 在高 C O ， 环境和强冲刷条件下 ， 井 口集气管线弯头腐蚀严 重 ( 见 图 1 ) 。 2 0 0 5 -2 0 1 1年雅 克拉气 田单 井集输 系统发 生腐蚀穿孔共 2 3次 ， 单井集输管线焊缝和弯头腐 蚀问题突 出， 其 中焊缝

5、 腐蚀 占总腐蚀 的 4 3 5 ， 弯头腐蚀 占总腐蚀的 2 1 7 ， 本体腐蚀 占总腐蚀 的 2 6 1 ， 其他为 8 7 。 48 图 1 Y K 1井和 Y K 5井口管线 弯头穿孑 L F i g 1 P i n e l i n e b e n d o f s i n g l e w e l l i s c o r r o s i o n a t t a c 1 2腐蚀壁厚检测 单井集输管线壁厚减薄井 口端 明显高于进站 端， 产量高 、 含水高的单井管件弯头处壁厚减薄高 于管线。井 口直管段平均腐蚀速率 2 8 1 mm a ， 弯头段为 2 5 1 mm a ， 进站 管线站

6、外 阀池 直管段 平均腐蚀速率 0 5 5 m m a ， 弯头段 0 7 9 m m a ， 进 站站内阀组弯头平均腐蚀速率 0 1 1 4 m m a 。 2 腐 蚀原 因分 析 单井集输 管线主要腐蚀 因素 包 括酸性 气 体 、 流型流态等因素 。以下对 Y K 6 H单井站外阀 池集输管线腐蚀穿孔原因进行分析 。 2 1 酸性气体影响 气 田天然气介质中含有 H S和 C O ， 依据天 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 7 2 5 ； 修改稿收到E t 期 ： 2 0 1 41 01 9 。 作者简介 ： 赵梦露( 1 9 8 9一) ， 助理工程师， 2 0 1 1年毕业于西

7、安科技大学土木工程专业，现在该公司生产运行处从事油 气田地面工 程技 术及钻 前工程 技术 管理 工作。E ma i l ： 4 05 4 61 71 8 q q c o n 然气中 H： s的分压与 C O 的分压之 比来判 断集 输管线 的腐蚀模 式 ： 当分压 比小 于 2 0时为 H ： S 腐蚀 ， 分压 比介 于 2 05 0 0时 为 H ： s和 C O 混 合腐蚀 ， 分 压 比高 于 5 0 0时则 为 C O 腐蚀 。依 据此腐蚀模式 判定依 据 ， 除 Y K1 6井 ( 分压 比为 3 5 6 1 ) 、 Y K1 2井 ( 分压比为 1 7 1 3 ) 属 于 H

8、S和 C O 混 合 腐 蚀 模 式 外 ， 其 他 均 属 于 C O ：腐 蚀 模式。 2 2 C l 一 的影响 雅克拉气 田单井地层水呈酸性 ， 其 p H值为 5 46 3 ， C l 一质量 浓 度 高达 4 9 1 9 81 5 1 9 2 3 m g L， s o 4 一质 量浓度 仅为 52 0 0 m g L ， H C 0 3 - 质量浓度为 1 0 1 7 4 0 m g L， 总矿化度为 1 2 2 5 9 3 2 5 0 3 0 5 m g L 。C I 一 半径小 ， 极性强 ， 是 活性 阴 离子 ， 可穿透并在产物膜和金属界面富集 ， 优先进 入到点蚀和垢下缝

9、 隙形成 闭塞 电池 引。由于 闭 塞电池的金属阳离子浓度升高 ， 在电池 电场 的作 用下 ， c l 一 特有 的破钝 作用 ， 形成腐蚀 4 , ：f L ， 对点 腐蚀起到催 化剂 的作用 ， c l 一 含 量高更加剧 点腐 蚀 的发 生 。 2 3 流体流态影响 在流动腐蚀 过程 中流型与腐蚀 速度 密切相 关 ， 气 田为气液两相流管道 ， 流型随着管径 、 流体 特性和管道倾斜度 的改变 而发生变化 ， 通过气相 和 液 相 的 流 速 计 算 ， 其 中 Y K 8 ， Y K 9 X， Y K 1 0 ， Y K 1 1 ， Y K 1 4和 Y K1 6井 为分 层 流

10、，Y K 1 ， Y K 2 ， Y K 6 H， Y K 7 C H， Y K 5 H， Y K1 3 和 Y K1 5井 为 冲 击流。 分层流腐 蚀程度受 水含量 和矿化度 影响较 大 。Y K 8 ， Y K 1 0， Y K1 1和 Y K 1 6井 集输管线 内为 分层流 ， 水的质量分数大于 2 0 ， 且低流速小于 3 mm s ， 常常在水平 和稍微倾斜 的管流 中， 由于 重 力作用 ， 相态趋于分层 ， 水 层在底部 ， 易产生 c l 一 腐蚀及 C O 腐蚀 ，Y K 1 6井集输管线 C O ： 分压较 高易出现较严重的腐蚀 。 冲击流( 段塞流) 会产生较高 的内

11、在紊流， 在 管壁上形成较深的沟槽 J 。 2 4 焊接 因素影响 焊接工艺对管道焊口抗腐蚀能力的影响十分 巨大， 管道焊接后， 若存在焊渣、 焊瘤等， 将从两方 面加剧焊 口及其附近管道 的腐蚀。 一方面焊渣、 焊瘤为活性点， 电位较本体更 负， 更易发生腐蚀； 另一方面由于焊渣、 焊瘤存在， 管 内存在凸起 ， 造成焊 口附近形成紊流 ， 产生强烈 的液击现象 ， 从而形成空泡腐蚀和冲击腐蚀 ， 加速 焊 口和焊 口附近区域 的腐蚀。 从雅克拉气 田腐蚀统计结果表 明焊缝腐蚀 占 总腐蚀的 4 3 5 ， 在 Y K 2和 Y K 1 0井单井集输管 线 8 次腐蚀穿孔中仅焊缝腐蚀就占了7

12、次， 表现 为材料腐蚀 中的缝隙腐蚀及冲击腐蚀 ， 可见 ， 焊缝 因素对气 田腐蚀 的影 响是十分严重的。 2 5材料因素 在 C O 一 C 1 一 组成 的甜气环境 中， 腐蚀产物膜 一旦形成 ， 腐蚀行为将与之密切相关 ， 腐蚀速度将 受膜的结构 、 厚度 、 稳定性及渗透性能影响 ， 碳钢 腐蚀表现为缝隙腐蚀、 均匀腐蚀和点蚀， 不难得出 普通碳钢管材在 C O 一 C 1 一 组成的甜气环境 中不适 应 ， 这一点与 1 6 M n管材耐蚀性差是十分吻合 的。 3 防腐措施及不足 3 1 管线材质 从 目前雅克拉气田开发近 6 a的集输 系统因 腐蚀壁厚 减薄 目前 累计 更换 弯

13、头 、 三通 管件 3 5 个 ， 更换集输管线 3 7 5 m。现有的 1 6 Mn管材在湿 相 C O 环境 中难 以满足气 田安全高效开发的生 产需要， 选择适合于雅克拉气田腐蚀环境及生产 运行工况的材料 ， 及时更换局部严重腐蚀管道是 很有必要的。 3 2 缓蚀剂加注 气 田从 2 0 0 7年至 2 0 1 4年 共有 Y K 1 ， Y K和 Y K 5 H等 6口井集输管线投加缓蚀 剂 ， 加注缓蚀 剂型号为 C T T P 21 9 ， 加注质量浓度 1 0 0 m g L， 缓蚀剂对集输管线有一定保护作用 ， 缓蚀剂加注 均在管线 出现腐蚀后才加注 ， 内壁形貌一定程度 上影

14、响了缓蚀剂效果 ， 缓蚀剂无充分雾化加注， 顶 部仍存在腐蚀 ， 不能充分发挥优势。 4腐蚀检测技术优选 针对不 同腐蚀环境 ， 管道腐蚀监测技术不同， 目前管道内腐蚀检测主要方法有 ： 低频长距超声 波检测 ( 导波检测 ) 、 高频导波检测技术 、 C S C A N 管体腐蚀检测技术 、 超声波壁厚检测 、 管体腐蚀漏 磁检测及远场涡流检测技术。 4 1 腐蚀监测 目前雅克拉气 田有 7口井 的集输管线建立了 腐蚀监测点， 在用的有5口井， 监测方式为失重法 49 挂片监测( 见表 1 ) 。挂片腐蚀监测可定量表征介 质对管线的平均腐蚀速率 ， 对 于点 ( 孔 ) 蚀监测较 困难。从挂

15、片监测腐蚀速率可知 ， 单井 管线平均 腐蚀速率较低， 而气田集输管线 目前全部是局部 腐蚀 ， 腐蚀加剧 导致穿孔。现有挂片腐蚀监测手 段对于反 映较严 重的局部腐蚀存 在一定 的局 限 性 ， 有必要优选精度高的能有效反映腐蚀状况的 检测方法 ， 对关键部位重点管线开展实时在线的 内腐蚀检测， 评估在用管线腐蚀状况， 为安全生产 提供技术支撑 。 表 l 雅 克拉气 田单井集输管线腐蚀监测点分布 T a b l e 1 C o r r o s i o n c o n t r o l p o i n t d i s t rib u t i o n o f s i n g l e we l l

16、 s g a t h e ri n g l i n e 4 2 超声波测厚 超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来 进行厚度测量的 ， 作为一种单点的测厚仪器 ， 其测 量显示值受管线表面粗糙度 、 弯头 曲率半径大小 、 探头接触面有磨损状况 、 管道应力 的影响 、 耦合剂 的影响等方面条件制约 ， 造成声强透射率低 、 从而 导致测量误差 ， 当管道存在小 的局部腐蚀坑 ， 那么 单靠超声波测厚这种离散测点很难准确捕捉到缺 陷的位置 ， 更无法反映极端条件下腐蚀状况 。 4 3 内腐蚀检测技术 根据 目前单井集输管线 内腐蚀现状和集输管 线敷设现状 ， 高频 导波 、 外壁漏磁 、 远场

17、涡流检测 方法不能满足现场检测要求 ； 单井集输管道 内腐 蚀是流体冲刷和局部 C O ， 腐蚀 的叠加 ， 选择采用 不停输 、 不开挖 的检测手段对管道 内腐蚀进行在 线检测符合生产运行条件 ， 通过对管体腐蚀程度 检测 ， 揭示腐蚀形 式 ， 找出管道存在缺 陷， 测 出剩 余壁厚 ； 通过对 弯头实现全截面腐蚀状况扫描检 测 ， 反映 出腐蚀形貌 ， 为腐蚀治理提供 准确判断 依据 。 对于埋地直管段 ， 可采取低频导波方法来进 行缺陷检测 ； 对于弯头可采用 C扫描进行缺陷检 测 ； 对 于导波检测盲 区可用 C扫描补充 ， 在定位 出缺陷位置后再用超声波进行精确测厚。下面对 低频长

18、距 超声波、 C S C A N管体 腐蚀及超声 波壁 厚 3种检测技术作简要介绍 。 50 4 3 1 低频长距超声波检测 ( 导波检测 ) 该技术设备同一个位置发射和接收低频超声 波 ， 对被检测到金属损失范围和环向方位判断 ， 适 用于管体的内外金属腐蚀与冲蚀 等缺 陷的检测 ， 在美国等国家均广泛应用 ， 检测效果 良好 ， 目前国 内油气 田管道也开始应用。该仪器典型情况下埋 地管道检测范围约为正负 3 0 i n ， 能够检测出管道 截面 9 腐蚀缺陷， 精确定位 。 4 3 2 C - S C A N管体腐蚀检测技术 该技术是一套集检测跟踪 、 数据记录、 缺陷成 像显示于一体

19、的数字式高级声定位 c扫描超声 检测系统 J ， 扫查成像进程与检测跟踪记 录同步 完成 ， 并 自动记录缺陷， 确保检区域扫查覆盖率达 到 1 0 0 ， 主要用于弯头 、 三通和直管等 的管体检 测 ， 同时能反映检测管线的壁厚缺陷。 4 3 3 超声波壁厚检测 该仪器设备是使超声波以一恒定速度在材料 中传播的时间来确定被测材料的厚度 ， 是一种单 点的测厚仪器 ， 在其他管体腐蚀检测设备完成 了 对管体腐蚀缺陷位置 的确定后 ， 采用该仪器 对扫 描 出的管道缺陷部位进行精确的剩余壁厚检测 ， 可为腐蚀状况评价与剩余强度和寿命预测提供基 本参数 。 4 4 内腐蚀检测方案 根据工况条件管

20、线选择低频 导波和 C扫描 两种组合检测管线缺 陷定位 ， 最后超声波精确测 4 叶帆 凝析气 田集 输管道腐 蚀原 因分析 J 天然 气与 石 油 ， 2 0 1 0 ， 2 8 ( 1 ) ： 1 0 1 6 5 张江江 ， 黄鹏 ， 高淑红 ， 等 超声 c扫描检测 技术在塔河 油 田管道检测 中的 应 用 与 评 价 J 化 工 自动 化 及 仪 表 ， 2 0 1 3， 4 0 ( 1 1 ) ： 1 3 5 6 1 3 6 0 ( 编辑寇岱 清) Co r r o s i o n o f Ga t h e r i ng Pi pe l i n e s o f S i n g l e

21、 W e l l i n Ya ke l a Ga s Fi e l d a nd Te s t i n g Z h a o Me n g l u ， Z h a n g J i a n g fi a n g ， Z h a n g S h u q i n ， 凡 g B o ( S I NO P E C N o r t h w e s t O i l F i e l d C o m p a n y ， A k e s u ， X i n j i a n g 3 3 4 6 0 0 ) Ab s t r a c t ：Th e g a t he rin g pi p el i ne s o f

22、 s i n g l e we l l i n Ya ke l a Ga s F i e l d s u ffe r r e d f r o m s e r i o u s c o r r o s i o n a n d c o r r o s i o n f a i l u r eTh e p i t c o r r o s i on l o c a t i o n s c o ul d n o t be a c c u r a t e l y l o c a t e d o n the i n t e r na l wall o f t h e pi pe l i n e b e c a

23、u s e o f l i mi t a t i o n s o f u l t r a s o n i c t h i c k n e s s me a s u r e me n t B y t h e a n aly s i s o f me d i a of p i p e l i n e t r an s mi s s i o n，p i p e me t all u r g y a n d c o r r o s i v i t y o f me d i a a t t h e o pe r a ti n g c o n d i ti o n s ，a c o mb i n a t

24、i o n of t e s t i n g me t h o d s a n d t e s t i n g r a n g e s h a v e b e e n o p t i mall y s e l e c t e d f o r t h e i n t e r n a l c o rro s i o n of s i n g l e w e ll g a t h e ri n g p i pel i n e s i n X i n j i a n g Y a k e l a G a s F i e l d T h e m a i n f a c t o r s a ff e c t

25、 i n g t h e c o r r o s i o n o f t h e g a t h e ri n g p i p e l i n e s a r e c h l o ri n e i o n s ，c a r b o n d i o x i d e g a s ，we l d s a n d fl u i d i mp i n g e me n t ，e t c T h e ma i n c a u s e s f o r t h e c o rro s i o n t h i n n i n g of g a t h e r i n g p i p e l i n e s o

26、f s i n g l e w e l l i n the g a s fi e l d are t h e e l e c t ri c c h e mi c a l c o r r o s i o n b y c a r b o n d i o x i d e a n d i mp i n g e me n t c o rro s i o n Al l the s e pr o v i d e e ffe c t i ve d a t a a nd b as i s for t h e c o r r o s i on c o n t r o l i n o i l a n d g a s

27、 fie l ds K e y w o r d s ： Y a k e l a g as fi e l d ， s i n gl e w e ll g a the ri n g p i p e l i n e ， c o r r o s i o n f a c t o r ，t h i c k n e s s t h i n n i n g ，t e s t i n g 国内调整成品油等部分产品消费税 日前 ， 经 国务 院批 准 ， 财政 部 、 国家税 务 总局联 合 下 发 关于提高成品油消费税 的通知( 财税 2 0 1 49 4 号) ， 调整了成品油等部分产品消费税政策。通知规定

28、， 自2 0 1 4年 1 1月 2 9日起 ， 将汽油 、 溶剂油 和润滑 油的消费 税 单位税额在现行单 位税额 基础 上提 高 0 1 2元 升。将 柴油 、 航空煤 油和燃 料油 的消 费税 单位 税额 在 现行单 位 税额基础 上提 高 0 1 4 升。航 空煤 油继 续 暂缓 征 收。 同时 ， 自2 0 1 4年 1 2月 1日起 ， 取消气 缸容 量在 2 5 0毫升 ( 不含) 以下的小排量摩托车、 汽车轮胎 、 酒精的消费税 ； 取消车用含铅汽油消费税 ， 汽油 税 目不再 划分 二级子 目， 统一按照无铅汽油税率征 收消费税 。停止征 收成 品油价 格调节基金 。 当前，

29、 中国已成为世界上第一大石油进 口国， 石油对 外依存 度 已接 近 6 0 ， 且成 品油 消费量呈 稳步上 升的趋 势 。一些地 区以臭 氧 、 灰霾 污染 为特 征 的复合 型污 染 日 益突 出， 机动车尾 气排 放是 造成 空气 污染 的重 要原 因之 一 。适 当提 高成 品油消 费税 ， 不 仅可 以促 进大 气污 染治 理， 减少污染物排放 ， 合理引导消费需求， 促进石油资源 5 2 节约利用， 而且有利于促进新能源产业的发展， 对于加快 推进能源生产和 消费方 式 变革 ， 推 动 国内经 济迈 向健 康 可持续的增长模式将起到积极作用。 提高成品油消费税税额是国家及时把握

30、当前较为宽 松的能源供需环境和油价持续下跌的有利时机做出的重 大决策 。提高成 品 油税 额 的同时 ， 国内成 品油 价格形 成 机制不变； 提高税额的时机选择在油价下行时推出， 确保 不因提税导致油价上涨。提高成 品油消费税的新增 收 入 ， 将 纳入一 般公 共预算统筹安 排 ， 主要用 于治理 环境污 染、 应对气候变化， 促进节约能源 ， 鼓励新能源汽车发展。 此外， 提高成品油消费税后， 国家将继续落实和完善对困 难群体和公益性行业补贴政策 。 在提高成 品油消 费税 的 同时 ， 还对 现行 消 费税征 收 范 围进行 了适 当的 调整 ， 将不 宜 继续 征收 消费 税 的小排 量摩托车等部分品目取消征收消费税， 是改革和完善消 费税制度 的重要组成部 分。通过 实施 “ 有增 有减 ” 的消 费 税政策调整措施 ， 将进一步增 强消 费税 引导 生产 和消费 、 促进节能减排 、 调节收入分配 的作用 。 ( 摘 自中国石化新 闻网 )