普光气田集输系统综合防腐技术*

普光气田集输系统综合防腐技术*

龚金海 刘德绪 高继峰 盖洁超

中国石化中原石油勘探局勘察设计研究院

针对高含硫天然气腐蚀性强的特点，设计了缓蚀剂管道预膜和连续加注工艺；集成腐蚀挂片、电阻探针、电指纹等多种腐蚀监测方法，监测站场和管道的腐蚀速率；引进智能检测技术获取管道内外壁、焊缝的腐蚀状况；研发全线阴极保护技术以控制酸性土壤环境下管道外腐蚀，形成了独具特色的缓蚀剂、腐蚀监测、智能检测、阴极保护综合防腐技术，满足了普光气田集输系统的防腐要求。

普光气田；集输系统；高含硫天然气；腐蚀；缓蚀剂

普光气田天然气中的硫化氢含量高达15%，二氧化碳含量为8%～10%。考虑到湿气集输成本较低，因此普光气田集输系统采用湿气集输工艺。但混有凝析水的高含硫天然气腐蚀环境异常恶劣，腐蚀控制极具挑战。为此，综合采用多种腐蚀控制技术，有效地控制了集输系统的腐蚀。

1 缓蚀剂预膜和连续加注工艺

普光气田缓蚀剂加注采用预膜和连续注入工艺。预膜型缓蚀剂首先在管壁形成一层均匀致密的保护膜，将腐蚀介质和管壁隔离开来，起到防腐效果。随着时间的延长，缓蚀剂保护膜会逐渐失去保护效果，因此在生产过程中还采用缓蚀剂连续加注工艺，对预膜缓蚀剂进行补充和修复，通过协同效应可以起到更好的防腐效果。与此同时，每隔一个月再次对管线进行预膜（又叫批处理）。

截至2012年4月底，普光气田共使用预膜缓蚀剂100立方米以上，连续加注缓蚀剂约1300立方米。

2 腐蚀监测

普光气田站场采用腐蚀挂片（CC）、电阻探针（ER）、线形极化探针（LPR）、便携式氢通量测量仪进行腐蚀监测，并设置水分析取样点，定期进行铁离子分析，间接了解腐蚀情况。管线采用电指纹（FSM）系统进行监测，随时掌握管道的腐蚀数据。除腐蚀挂片外的所有在线监测方法测量的数据通过网络传至站控室和中控室。使用Multi Trend数据管理软件，将监测数据存储到数据库中，并由监测数据形成三维腐蚀痕迹位置图，进行实时在线监测和数据分析处理，掌握腐蚀状况和变化趋势。

根据布点原则，普光气田主体集气站共设置了139个电阻探针监测点，138个腐蚀挂片监测点，17个线性极化探针监测点，19个管道FSM监测点。以上的布局方式，兼顾了液相和气相，对于焊缝和温度压力剧烈变化部位监控、缓蚀剂加注效果分析、闭塞区监控、点蚀趋势监控都有兼顾。同一位置采用多种方式联用，提高了监测准确性和及时性。

在线腐蚀监测数据表明，集输系统平均腐蚀速率处于较低水平，2011年平均腐蚀速率为0.059毫米/年，2012年平均腐蚀速率为0.040毫米/年，优于行业标准（0.076毫米/年），系统腐蚀失效风险相对效小。

腐蚀监测系统存在的主要问题如下：一是腐蚀监测数据具有一定的离散特征，监测数据受线路内气体流速、气液环境、缓蚀剂分布、沉积硫等因素的影响；二是站内监测数据反映输送介质的平均腐蚀性能，难以反映站内线路、设备的局部腐蚀情况；三是受酸气冲击振动，部分腐蚀挂片支架变形，部分电阻探针发生开裂和损伤，导致挂片和探针故障；线性极化探针仅适用于电解质环境，且表面易被污染，导致数据可用性差。

3 智能检测

为了全面直观了解集输系统腐蚀现状，普光气田引进了智能检测系统。智能检测的主要目的是对输送管道内壁的腐蚀状况进行检测，对管道缺陷及设施进行准确定位，及时了解管线变形及腐蚀情况，掌握管道的原始数据，并在投产后进行周期性检测对比，预测泄漏发生的可能性，为系统的及时维护与检修提供科学依据。智能清管检测的主要内容是：管道清洁（用清管球对管道进行清洁和校量）、几何变形检测（变形传感器检测结构的几何变形）、漏磁金属损失检测（漏磁检测管道内壁的腐蚀情况）等。

普光气田投产前（2009年5月～2010年1月）进行了一次智能检测，投产后（2010年10月～2011年6月）又进行了几次智能检测，同时对智能检测的部分缺陷点经过了开挖验证。第一次检测发现10个外部缺陷点，第二次检测新增6个内部腐蚀缺陷点（超过壁厚10%），第三次检测新增4个内部腐蚀缺陷点。集输管道运行三年多仅出现10个内部腐蚀缺陷点，表明集输系统综合腐蚀控制措施十分有效。

4 阴极保护

针对普光气田地处复杂山地，山高多雨的实际情况，集输管道采用3层PE防腐层与阴极保护相结合的外防腐控制措施，并实现了阴极保护数据的远程监控。普光气田集输管道采用强制电流阴极保护，共设6座阴极保护站。为提高阴极保护电位，配套安装了部分镁合金牺牲阳极地床。

普光气田生产运行初期，由于部分阴极保护绝缘装置失效、漏电等原因，阴极保护电流大量流失，导致阴极保护系统不能正常运行。2011年对阴极保护系统进行了优化，对绝缘装置、恒电位仪、阀室接地系统等进行了改造完善，在部分漏电严重的阀室，加装镁合金牺牲阳极地床。整改后的检测分析表明，管道全线阴极保护电位完全达到-0.85 V的设计要求。

5 认识与建议

（1）普光气田自开发以来未发生硫化氢应力开裂，在有效控制系统腐蚀的同时，实现了安全生产零事故。因此，通过普光气田独具特色的缓蚀剂、腐蚀监测、智能检测、阴极保护综合防腐技术，满足了普光气田集输系统的防腐要求。

（2）站内在线腐蚀监测数据为输送介质的平均腐蚀速率，不能全面反映管线和设备局部腐蚀情况，因此应研究建立局部腐蚀预测手段。此外，缓蚀剂的预膜效果尚无有效的评价手段，需要研究建立缓蚀剂涂膜时效评价的技术手段。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.038

基金论文：国家科技重大专项“高含硫气藏安全高效开发技术（二期）”（2011ZX05017）。