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【摘 要 】大庆升深2-1区块气田属含CO2气田,自投产以来腐蚀监测数据及现场剖析发现,集气管道、管件存在严重腐蚀问题,最大腐蚀坑深达到10.6mm,分析其原因主要是由于该区块气体具有高温、高压、CO2分压高、Cl-的存在等多个影响因素所致.目前,采取的解决办法是将腐蚀严重的站外集气管道更换为耐蚀力强、硬度大的双金属复合管,集气站内的管道及管件材质更换为316L不锈钢材质,以减少管道点蚀穿孔的风险,确保生产安全平稳运行.
【关 键 词 】CO2腐蚀 腐蚀速率 影响因素 点蚀
1.前言
大庆升深2-1区块是徐深气田的主力区块,产量占气田总产量的24.69%,该区块为含CO2气田,自2004年投入试采开发以来,共投产气井12口,建成集气站2座,通过管道防腐监测数据及对部分管道剖析发现,天然气集输工艺管道、管件存在严重腐蚀问题,最大腐蚀坑深达到10.6mm,属于典型的CO2腐蚀形式.
2.升深2-1区块腐蚀现状
升深2-1区块采用多井集气工艺,2座集气站各管辖气井6口.气井采出气经二级节流后输送至集气站,集气站采用换热节流、轮换分离计量、集中脱水后输入气田高压集气干线.
该区块气井采出气的组成中,CO2的含量为2.2～2.92%,集气系统高压生产环节的CO2分压为0.22～0.67MPa,均已超过了0.21MPa的严重腐蚀界限,数据见表1.
近几年,根据该区块集气管道腐蚀跟踪数据分析,管道最大腐蚀速率为7.38mm/a；现场剖析部分管道发现,部分气井的管件、法兰、焊口等腐蚀严重,集气管道存在严重减薄现象,进集气站内高压部分的弯头、三通（16MnⅣ）锻件等管件均存在严重腐蚀问题,节流后低压部分腐蚀轻微.腐蚀情况见图1.
3.腐蚀速率因素分析
集气管道内CO2溶于水,致使水的pH 值降低,呈弱酸性,形成腐蚀产物FeCO3.CO2本身并不腐蚀管道,CO2腐蚀速率大小主要是与腐蚀产物FeCO3能否在管壁完整成膜,起到很好的保护作用密切相关,而产物膜的完整性受温度、CO2含量、气体流速和Cl-等活性离子的影响.升深2-1区块CO2分压高,最大值为0.67MPa,致使环境PH降低,加速CO2腐蚀.此外,由于Cl-的存在,Cl-离子半径小,活性极强,可穿透腐蚀产物膜,在产物膜和金属界面富集,使界面出于活化状态而发生腐蚀,形成腐蚀小孔,最终形成点蚀情况.气体流速会对腐蚀产物FeCO3产生一定的冲刷力,使保护膜不易附着在管壁上,从而加速CO2腐蚀速率.综合以上因素,升深2-1区块环境因素复杂,导致该区块管道腐蚀严重.
4.防腐措施
升深2-1区块目前主要采取碳钢加注缓蚀剂的防腐措施,该措施也是油气田防腐的重要方法之一.缓蚀剂的基本原理是通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附或化学吸附作用,使缓蚀剂吸附在金属表面,减缓腐蚀速度,缓蚀剂的加注量根据在线腐蚀监测系统实时监测腐蚀速率变化结果进行调整.从升深2-1区块的近期的腐蚀监测情况及现场解剖来看,这种碳钢加注缓蚀剂的防腐工艺在运行不到5年的时间就出现了严重的腐蚀问题,存在安全隐患,急需找到应对办法.双金属复合管是以碳素钢管或低合金钢管为基材,采用机械复合法或冶金复合法在其内表面覆衬一定厚度的不锈钢、钛合金、镍合金等耐蚀合金钢管加工而成的新型内衬防腐金属管,考虑此类管材具有良好的耐蚀性及较高的综合经济效益,将该区块腐蚀严重的采气井集气管线替换为双金属复合管,而针对节流前腐蚀严重的法兰、管件等均更换为316L不锈钢材质锻件,以避免腐蚀穿孔的危险,确保生产安全运行.
5.结论
（1）CO2对集输管道腐蚀速率的影响因素复杂,受温度、CO2含量、气体流速和Cl-等活性离子的影响,应综合考虑影响因素.
（2）针对升深2-1区块井口至集气站节流前法兰、管件、测温测压套等出现过腐蚀穿孔情况,考虑将其材质更换为316L不锈钢锻件,站外集气管道采用双金属复合管以保证生产安全平稳运行.
（3）腐蚀监测的方法有腐蚀挂片法、腐蚀电阻探针法、线性极化电阻法、
开挖检查法、地面检查法等.合理的选择管道腐蚀监测的方法、腐蚀监测点的位置,预防事故发生,有效指导集输系统CO2防腐方案的制定.