遼河油田聯(lián)合站污水罐剩余壽命預測研究

楊 娜，吳 明，齊 浩，謝 飛 （遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院，遼寧 撫順113001）

姜智文 （營口港務集團，遼寧 營口115000）

霍 磊 （中石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶163000）

儲罐是油品儲運主要的儲存設施，大量的應用于油田，在生產(chǎn)中有著極其重要的作用。遼河油田受地形地貌的影響，油區(qū)污水水質(zhì)復雜，呈現(xiàn)礦化度高、含氧量高、Cl-含量高及硫酸鹽還原菌含量高的特點，導致污水罐比原油罐的腐蝕情況嚴重［1］。為此，筆者對遼河油田聯(lián)合站污水罐展開剩余壽命預測研究。

1 儲罐罐底的數(shù)學模型及評估方法

儲罐腐蝕檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析是評估儲罐使用壽命的重要依據(jù)，其局部腐蝕的最大深度是儲罐壽命的主要標志。假定其最大腐蝕深度為x，均值為μx，標準差為σx，儲罐的局部腐蝕中的最大腐蝕深度遵循Gumbel第一類極值分布［2］，其分布函數(shù)為：

式中，R為儲罐罐底的可靠度；xmax為儲罐罐底最大許可腐蝕深度。

文獻 ［5］提供了評定了儲罐罐底最小允許厚度需要的數(shù)據(jù)，即底板的最小允許厚度為2．54mm。根據(jù)極值分布，儲罐可使用壽命預測公式為［6］：

式中，NF為儲罐的可使用壽命，a；C為腐蝕余量，mm；vx為平均腐蝕速率，mm／a。

儲罐的剩余壽命ΔNF等于該罐的可使用壽命減去儲罐上一次檢修時儲罐的運行時間N：

2 實例分析

2011年9月10日對遼河油田曙光曙一聯(lián)合站3000m31號污水沉降罐進行調(diào)研，并對其罐底板進行檢測。該污水罐建于1990年，罐總高12．15m，罐底直徑18．9m，罐底板設計厚度為8mm。對罐底中幅板檢測厚度數(shù)據(jù)563個，最小厚度5．75mm，最大厚度6．18mm，均值厚度5．963mm，標準差0．1134mm。

在污水罐底板上從南到北選取15個測量區(qū)域，每個測量區(qū)域分為3～6不等的子區(qū)域 （見圖1），測量順序是從南到北依次測量區(qū)域1～15。在每個測量區(qū)域的檢測數(shù)據(jù)中取出1個最大值，這些最大值的集合將服從極值分布規(guī)律。選取污水罐底板上厚度的最小值，根據(jù)罐底板設計厚度，求得相應點上的最大腐蝕深度，該點的最大腐蝕深度除以該污水罐的使用時間，即可算出該點的腐蝕速率。

圖1 罐底板測厚示意圖

表1 儲罐底板的腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表

儲罐底板的腐蝕數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表如表1所示。對表1的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，其結(jié)果如下：儲罐底板最大腐蝕深度均值厚度μx=2．198mm，標準差σx=0．03529mm，平均腐蝕速率為vx=0．1046mm／a。根據(jù)μx=2．198，σx=0．03529，以及式（3）、（6）計算出可靠度R=0．999。根據(jù)式（4）、（7）算出可使用壽命NF=32．2a。根據(jù)式（8）得出該污水罐的剩余壽命ΔNF=11．2a。

文獻 ［7］規(guī)定：油罐的修理周期一般為5～7a，新建油罐第1次修理周期不宜超過10a。通過實際檢測數(shù)據(jù)分析，認為遼河油田曙光曙一污水罐使用狀況良好，可根據(jù)實際情況適當?shù)难娱L污水罐的檢修周期。

3 結(jié) 論

為保證油田的正常運行和安全生產(chǎn)，需要對污水罐剩余壽命進行分析評價和預測。由于污水罐罐底的最大腐蝕深度遵循Gumbel第一類極值分布，由此建立污水罐罐底的數(shù)學模型和評估方法。以遼河油田聯(lián)合站1號污水罐為實例進行剩余壽命預測并評估污水罐的檢修周期，預測結(jié)果表明該污水罐的剩余壽命為11．2a。通過對污水罐的實際檢測數(shù)據(jù)進行分析，認為遼河油田聯(lián)合站污水罐使用狀況良好，可根據(jù)實際情況適當?shù)难娱L污水罐的檢修周期。

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［7］SY／T5921-2011，立式圓筒形鋼制焊接油罐操作維護修理規(guī)程 ［S］．