魯克沁油田控制管線腐蝕增量的措施及效果評價(jià)

華澤北

（吐哈油田公司魯克沁采油廠，新疆吐魯番 838200）

魯克沁油田控制管線腐蝕增量的措施及效果評價(jià)

華澤北

（吐哈油田公司魯克沁采油廠，新疆吐魯番 838200）

魯克沁采油廠自成立以來沒有對集輸管線腐蝕穿孔的機(jī)理及影響因素進(jìn)行過系統(tǒng)地研究，但隨著油田含水逐步上升和采出水回注區(qū)塊不斷擴(kuò)大，管道內(nèi)腐蝕速率逐漸加快，地面管網(wǎng)內(nèi)腐蝕加劇，導(dǎo)致管線腐蝕破損頻繁，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)。

油田控制管線；腐蝕；措施；效果評價(jià)

2016年至今，魯克沁采油廠發(fā)生原油集輸管線腐蝕泄漏（包括單井稀油管線、單井混合油管線及集輸匯管、計(jì)量閥組）情況共計(jì)800余次。上述泄漏直接造成原油損失1 205m3，因搶險(xiǎn)補(bǔ)漏時(shí)停井造成產(chǎn)量損失1 137m3，按魯克沁采油廠混合油綜合含水60.2%進(jìn)行計(jì)算，管線泄漏造成的產(chǎn)量損失為：（1 205+1 137）×0.602×0.89=1 254.80t；參考油田應(yīng)急搶險(xiǎn)定額預(yù)算，2016年至今因處理管線泄漏產(chǎn)生的應(yīng)急搶險(xiǎn)直接費(fèi)用約為490萬元。

管線的頻繁泄漏不僅造成大量原油損失，增加巨額管線搶險(xiǎn)維修成本費(fèi)用，而且還嚴(yán)重影響采油廠原油正常生產(chǎn)運(yùn)行。目前，原油集輸管線腐蝕泄露已經(jīng)成為制約采油廠原油正常、穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行的重要因素。如何減少和防治原油集輸管線腐蝕泄漏是魯克沁采油廠急需解決的問題。

1 管道腐蝕的原因分析

工程技術(shù)研究院對魯克沁采油廠集輸管道進(jìn)行了現(xiàn)場腐蝕狀況調(diào)查，采用失重法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測試油田現(xiàn)場管道用鋼的腐蝕影響因素，分析各個(gè)因素對管線腐蝕的影響。

實(shí)驗(yàn)掛片使用20#鋼，取自魯克沁油田集輸管道，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)取自魯克沁區(qū)域混合油，其中采出水顯弱酸性，油的含鹽量較高，混合液含水量高達(dá)65%。失重法是測試腐蝕最簡單的方法，但也最能反映真實(shí)腐蝕情況的方法，實(shí)驗(yàn)人員通過控制單一變量的方式，分別研究了不同溫度、介質(zhì)流速對掛片腐蝕速率的影響，實(shí)驗(yàn)原理圖及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表如下：

圖1 失重實(shí)驗(yàn)儀器

最終得出結(jié)論為：

隨著介質(zhì)流動速度的增大，腐蝕速率也明顯增大，當(dāng)介質(zhì)流速超過2m/s的時(shí)候，掛片的腐蝕速率趨于平穩(wěn)。腐蝕速率隨著溫度上升迅速增大，超過60℃時(shí)腐蝕速率明顯下降。

表1 不同溫度和介質(zhì)流速下20#掛片腐蝕速率

從采油廠各采油工區(qū)分別選擇三條單井混合油工藝管線讀取參數(shù)，算出平均值，列表如下：

表2 魯克沁單井混合油管線運(yùn)行參數(shù)

從上表可以看出，采油廠混合油單井管線運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)參數(shù)均在實(shí)驗(yàn)結(jié)果管線腐蝕曲線上升段且接近波峰的位置。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)意識到，魯克沁區(qū)域地層水礦化度高、硬度大、氯離子含量高達(dá)50 000mg/L、總體水型為CaCl2，腐蝕特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以氯離子為主的點(diǎn)蝕。

孔內(nèi)主要發(fā)生陽極溶解反應(yīng)為：Fe→Fe2++2e；

孔外在中性和弱堿性條件下發(fā)生的主要反應(yīng)為：1/2O2+ H2O+2e→2OH-。管線內(nèi)腐蝕及原理見圖2。

圖2 管線內(nèi)腐蝕及原理圖

綜上所述：在管道固有介質(zhì)屬性和電化學(xué)腐蝕的綜合影響下，20#鋼材質(zhì)的工藝管線隨著使用年限的增加發(fā)生腐蝕現(xiàn)象在所難免?？刂乒芫€腐蝕增量的有效解決辦法如下：

（1）應(yīng)用最新的管線內(nèi)防腐技術(shù)；

（2）試用新材質(zhì)工藝管線逐步對老管線進(jìn)行更換。

2 控制管線腐蝕增量的措施

2.1 管道內(nèi)防腐技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1 無溶劑液體環(huán)氧管道內(nèi)防腐技術(shù)

2016年5 月，采油廠對對在建的東一區(qū)拉油站D159混合油匯管進(jìn)無溶劑液體環(huán)氧材料內(nèi)防腐試驗(yàn)，管線全長6km。

施工時(shí)首先根據(jù)管道面積計(jì)算每次涂敷所用涂料量及組分配比，使用通球工藝，首先在管道內(nèi)注入一個(gè)球體，將內(nèi)防涂料灌入管道，在末端繼續(xù)追加一個(gè)球體，兩個(gè)球體之間形成密閉空間，使涂料在球體間隨球體進(jìn)行移動，形成簡易涂敷器。用壓縮空氣推動涂敷器在管道內(nèi)均勻行進(jìn)，速度控制在3～5m/s，單層涂敷厚度控制在300～350μm，經(jīng)過多次涂敷達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。隨后進(jìn)行3～7d的常溫固化，內(nèi)防效果良好。

試驗(yàn)成功后，采油廠又于同年10月份對西區(qū)閥組生產(chǎn)匯管采用相同工藝進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，試驗(yàn)最終以失敗告終，管線內(nèi)涂層脫落現(xiàn)象嚴(yán)重。對第二次試驗(yàn)的失敗，采油廠進(jìn)行了失敗案例分析，經(jīng)過細(xì)致總結(jié)，無溶劑液體環(huán)氧管道內(nèi)防腐技術(shù)在魯克沁采油廠應(yīng)用效果評價(jià)如下：

（1）在油田公司范圍內(nèi)不具備配套的管線噴砂除銹工藝：該技術(shù)對管道內(nèi)壁平整度有著極高的要求，其配套的噴砂除銹工藝是使用空氣壓縮機(jī)在一定壓力下將石英砂吹入管道，使砂粒在壓縮空氣驅(qū)動下做高速無規(guī)則運(yùn)動，在管線內(nèi)壁產(chǎn)生高頻撞擊與摩擦，經(jīng)過一段時(shí)間，清除掉管道內(nèi)的鐵銹，使基材表面達(dá)到Sa2.5的要求。但受當(dāng)?shù)貤l件所限，無法按照此要求對管線內(nèi)壁進(jìn)行處理，施工步驟的跨越直接導(dǎo)致第二次試驗(yàn)的失敗。

（2）魯克沁西區(qū)管線路由高程變化較大，因施工管線過長，涂敷需要多次翻越，上坡和下坡過程中，由于壓縮空氣無法適時(shí)調(diào)節(jié)球體行進(jìn)速度，使管線內(nèi)壁涂敷不均。

（3）該工藝受溫度條件限制，無溶劑液體環(huán)氧材料內(nèi)防腐技術(shù)適宜施工溫度為0～40℃，溫度低于0℃時(shí)會影響涂層固化，進(jìn)而影響防腐質(zhì)量，魯克沁油田在10月末夜間氣溫達(dá)到零度以下，因此，該工藝不能滿足冬季生產(chǎn)現(xiàn)場要求。

綜合考慮，該工藝施工時(shí)間長，施工成本高，且受技術(shù)、地形及溫度條件限制，不建議在采油廠推廣使用。

2.1.2 內(nèi)襯超高分子聚乙烯管道內(nèi)襯技術(shù)

采油廠于2016年11月對西區(qū)玉16-7單井稀油管線進(jìn)行了內(nèi)襯超高分子聚乙烯管道內(nèi)襯試驗(yàn)。

內(nèi)襯管采用超高分子聚乙烯材料，內(nèi)襯管在車間生產(chǎn)時(shí)不間斷纏繞在滾筒上，單根長度一般為200～500m，將內(nèi)襯管滾筒裝運(yùn)到施工現(xiàn)場，用專用支架支撐起滾筒以方便轉(zhuǎn)動釋放內(nèi)襯管。內(nèi)襯管道末端安裝牽引機(jī)，前端安裝縮徑機(jī)，滾筒上的內(nèi)襯管經(jīng)過縮徑機(jī)壓縮直徑減小后，經(jīng)牽引機(jī)的鋼絲繩拉入管道內(nèi)，拉入管道的內(nèi)襯管經(jīng)過空氣或水加壓膨脹緊貼在鋼管內(nèi)壁上，管道兩端將內(nèi)襯管翻邊封口，形成內(nèi)防腐層。

玉16-7單井管線長度200m，該試驗(yàn)從實(shí)施到結(jié)束卻歷時(shí)整整3個(gè)月時(shí)間，條件適應(yīng)性極差。究其原因是施工方案過于理想化，玉16-7稀油管線從投產(chǎn)至今已歷時(shí)3a時(shí)間，管線內(nèi)壁存在雜質(zhì)沉積及結(jié)蠟現(xiàn)象，且彎頭及其他附件連接處在管線內(nèi)壁可能存在焊疤，內(nèi)襯穿越的施工難度極大。

該項(xiàng)技術(shù)步驟繁瑣，施工時(shí)間長，施工條件苛刻。不適用于采油廠單井管線防腐。

2.2 柔性復(fù)合高壓輸送管的應(yīng)用

柔性復(fù)合管是一種由高分子復(fù)合材料制成的具有高強(qiáng)度、高壓力、耐腐蝕、摩阻系數(shù)小、保溫性好、柔性好、壽命長等優(yōu)特性的石油天然氣工業(yè)用管材。其結(jié)構(gòu)由里至外由芯管、增強(qiáng)層、外包層組成。

柔性復(fù)合管參數(shù)如下表：

表3 柔性復(fù)合管參數(shù)

新建單井管線均采用40mm厚復(fù)合硅酸鹽卷氈保溫，保溫層外做一油一布一膜防水處理埋地敷設(shè)，埋設(shè)深度1.5m。管道連接采用電熔連接方式，與鋼管及設(shè)備轉(zhuǎn)換采用電熔式法蘭連接過渡，連接部位的焊接由材料廠家提供專用工具并指導(dǎo)施工單位完成。

根據(jù)魯克沁采油廠提供的熱洗參數(shù)，單井混合油管道熱洗時(shí)將參數(shù)控制如下：

表4 柔性復(fù)合管熱洗條件

魯克沁采油廠于2016年起開始使用柔性復(fù)合管進(jìn)行單井混合油管線施工試驗(yàn)，先后在玉東平19、玉東平20、玉東平21、玉東平23、魯平25、玉東4-22 6口單井上使用，截至目前為止管線運(yùn)行正常，未發(fā)生一次泄漏。該項(xiàng)舉措在后續(xù)施工中得以推廣使用。

柔性高壓輸送管的效果評價(jià)如下：

（1）柔性管可以彎曲，減少了鋼管施工的焊接、探傷、補(bǔ)口、防腐等施工工序，節(jié)約單井施工時(shí)間；

（2）鋼制管線采購及安裝費(fèi)用比柔性復(fù)合管要高出25%以上，采用柔性復(fù)合管可以節(jié)省費(fèi)用。

（3）管線可有效抑制管線腐蝕增量，建議推廣使用。

[1] 師嘯.吐哈油田魯克沁采油廠：稠油摻稀實(shí)現(xiàn)精確混摻[J].國企管理，2015，（12）：23.

[2] 柯建興.模式化鉆井技術(shù)在魯克沁油田規(guī)?；瘧?yīng)用[J].中國科技縱橫，2014，（9）：181-182.

Measures and Effect Evaluation of Increasing Corrosion Increasing of Control Pipeline in Lukeqin Oilfield

Hua Ze-bei

The mechanism and inf l uencing factors of the corrosion perforation of the pipeline have not been systematically studied since the establishment of the Luqqin oil recovery plant. However, with the gradual increase of the oil fi eld and the continuous expansion of the water recovery section, the corrosion rate gradually accelerated, the ground pipe network corrosion intensif i ed, leading to frequent corrosion of pipeline corrosion, seriously affecting the normal production of oil fi elds.

oil fi eld control pipeline；corrosion；measure；effect evaluation

TE973.6

：B

：1003–6490（2017）04–0029–02