緩蝕劑涂膜技術(shù)在伊拉克高酸油氣田管道的應(yīng)用

朱紹全

中國石油管道局工程有限公司 河北廊坊 065000

2015年年初，魯邁拉項(xiàng)目部中標(biāo)伊拉克BGC（巴士拉天然氣公司）40寸和8寸天然氣管線的維修改造和抑制劑防腐鈍化項(xiàng)目，管線起點(diǎn)位于伊拉克西爾古奈油田CS8壓氣站，終點(diǎn)位于魯邁拉油田北部NGL站，兩條天然氣管線分別50公里。該兩條管線由俄羅斯始建于1990年，壁厚分別為9.3mm和7.0mm，設(shè)計(jì)壓力分別為17bar和38bar,由于伊拉克多年戰(zhàn)爭，導(dǎo)致兩條管線在高酸性環(huán)境下斷斷續(xù)續(xù)地運(yùn)行20多年，管線內(nèi)部腐蝕非常嚴(yán)重，因此業(yè)主BGC為了延長管線的使用壽命，首先業(yè)主BGC委托第三方對管線進(jìn)行完整性評估，然后我們項(xiàng)目根據(jù)業(yè)主要求對局部腐蝕嚴(yán)重的管線進(jìn)行更換、試壓、清管以及進(jìn)行全線管內(nèi)壁緩蝕劑涂膜，阻止管線進(jìn)一步加速腐蝕。

1 緩蝕劑涂膜鈍化原理

緩蝕劑涂膜防腐技術(shù)是指在管線清管合格后，用兩個(gè)清管器在管道中封閉一段緩蝕劑，在氣源的推動(dòng)下，緩蝕劑隨清管器沿線向前運(yùn)動(dòng)，在此過程中緩蝕劑被涂膜在管線內(nèi)壁（見圖1），并在管線的末端回收剩余的緩蝕劑，該技術(shù)具有快速成膜，抑制管線內(nèi)壁更進(jìn)一步腐蝕、具有經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)點(diǎn)，以及較好的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

圖1

1.1 緩蝕劑的選擇

根據(jù)SHELL標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮緩蝕劑的有效性、針對性及安全性，經(jīng)過BGC同意，項(xiàng)目選擇NALCO的EC1506A抑制劑以及與柴油的混合劑，按照1：1進(jìn)行混合[1]。

1.2 緩蝕劑用量計(jì)算

緩蝕劑涂膜最終要在管線內(nèi)壁涂抹一層緩蝕劑保護(hù)膜，假設(shè)管道內(nèi)徑為D1，緩蝕劑成膜厚度為d,管線總長度為L，管道內(nèi)壁完整性涂抹所需緩蝕劑用量可以表示為：

Q1=K×л×D1×d×L

其中，Q1表示緩蝕劑總量；

K表示經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取1.1-1.2；

D1表示為管線內(nèi)徑；

d表示為涂層厚度；

L表示為管線長度；

另外，線路中存在支線的情況下，三通和截?cái)嚅y之間存在一段距離，緩蝕劑途徑此處時(shí)會(huì)產(chǎn)生滯留損耗。尤其是存在多條支線的情況下，緩蝕劑的損耗量較大，在計(jì)算緩蝕劑用量時(shí)不用忽落。假設(shè)支干線的內(nèi)徑為D2，三通至支干線的截?cái)嚅y長度為H，那么緩蝕劑在每一處支干線處損耗量可以表示為：

Q2=л×D22/4×H

緩蝕劑的總需求量Q=Q1+Q2

2 緩蝕劑涂膜鈍化流程

2.1 清管

為了保證抑制劑防腐鈍化的效果，在開始注入抑制劑之前，要對管線全線進(jìn)行清管，首先使用清管器（過盈量為3%-4%），然后使用泡沫球，將管內(nèi)的污物、廢液、管線內(nèi)壁鐵銹等清理干凈，并符合規(guī)范要求。

2.2 發(fā)球并注入抑制劑

如圖2所示發(fā)球并注入抑制劑的示意圖

圖2

2.3 壓力控制

在氣源推球運(yùn)行過程中，采取在收球端控制放空量的辦法控制背壓，背壓控制在（0.7±0.1）MPa，運(yùn)行壓力控制在（1±0.1）MPa，壓差控制在0.3MPa，保證清管器的平穩(wěn)運(yùn)行。

2.4 緩蝕劑成膜時(shí)間要求

緩蝕劑涂膜過程中，控制球的運(yùn)行速度來保證緩蝕劑成膜時(shí)間在5s-10s。

2.5 運(yùn)行速度

根據(jù)緩蝕劑段塞的長度滿足段塞在管壁上停留的時(shí)間要求，緩蝕劑預(yù)涂膜清管器運(yùn)行速度應(yīng)控制在0.5m/s-1m/s。

3 效果評估

緩蝕劑清管涂膜鈍化后，可以通過檢查清管器的完好狀態(tài)，測定緩蝕劑殘余量和分析殘夜成分綜合評估作業(yè)效果。如果未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)檢查失敗原因并重新安排作業(yè)[2]。

3.1 清管器完好狀態(tài)

檢查作業(yè)后清管器的完整性，如果清管器碟片散亂或嚴(yán)重?fù)p傷，兩清管器間的緩蝕劑不能形成滿盈狀態(tài)，會(huì)對緩蝕劑涂膜質(zhì)量造成較大影響。導(dǎo)向清管器要求作業(yè)后仍保持致密狀態(tài)，說明沒有緩蝕劑泄露。如果存在緩蝕劑泄露，也就不能保證緩蝕劑的成膜效果。因此，清管器各腔體內(nèi)能夠充滿緩蝕劑，保證緩蝕劑能夠涂膜到管壁的各個(gè)部位。

3.2 緩蝕劑殘余量

記錄緩蝕劑殘夜回收量，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較。一般殘液量接近理論設(shè)計(jì)值為最佳效果。如果實(shí)際殘液量小于理論設(shè)計(jì)值的50%，甚至沒有殘液體，可以判定此次作業(yè)失敗，需要檢查清管器的泄露原因并重新作業(yè)。

3.3 殘液成分分析

收集1升殘液樣品并檢測緩蝕劑的有效成分，如緩蝕劑殘液與原始成分基本一致，作業(yè)效果屬于最佳效果；如果緩蝕劑有效成分在殘液中的百分含量小于或等于50%，可以判定管道內(nèi)仍存在積液，作業(yè)效果差，需要重新清管后再進(jìn)行緩蝕劑涂膜作業(yè)。

4 健康安全環(huán)保要求

由于緩蝕劑的腐蝕性，因此在開工前，要組織相關(guān)的專業(yè)人員提前了解產(chǎn)品的MSDS，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，并制定預(yù)防和控制措施。確保人員的人身安全。同時(shí)，在注射緩蝕劑的末端，還要成分考慮多余的緩蝕劑流出后對土壤污染，因此，多余的緩蝕劑必須進(jìn)行化學(xué)處理無害后再排放。

5 結(jié)論及建議

魯邁拉項(xiàng)目部按照上述抑制劑涂膜防腐鈍化技術(shù)，分別完成對40寸和8寸兩條天然氣管線抑制劑涂膜防腐鈍化收到良好的效果，通過業(yè)主BGC的檢查驗(yàn)收。

綜上所述，緩蝕劑涂膜鈍化技術(shù)可以較好地清除管線內(nèi)壁的電化學(xué)差異,基本消除了管道的點(diǎn)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，延長管道的使用壽命至少10年。與此同時(shí)，緩蝕劑清管涂膜后，建議在后續(xù)的運(yùn)行過程中，如果通過加藥泵連續(xù)加注緩蝕劑，不斷修復(fù)破損的膜層，可以增強(qiáng)緩蝕劑對管線的持續(xù)保護(hù)，更加延長管線服務(wù)周期[3]。