辽河油田联合站污水罐剩余寿命预测研究

杨 娜，吴 明，齐 浩，谢 飞 （辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁 抚顺113001）

姜智文 （营口港务集团，辽宁 营口115000）

霍 磊 （中石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江 大庆163000）

储罐是油品储运主要的储存设施，大量的应用于油田，在生产中有着极其重要的作用。辽河油田受地形地貌的影响，油区污水水质复杂，呈现矿化度高、含氧量高、Cl-含量高及硫酸盐还原菌含量高的特点，导致污水罐比原油罐的腐蚀情况严重［1］。为此，笔者对辽河油田联合站污水罐展开剩余寿命预测研究。

1 储罐罐底的数学模型及评估方法

储罐腐蚀检测数据统计分析是评估储罐使用寿命的重要依据，其局部腐蚀的最大深度是储罐寿命的主要标志。假定其最大腐蚀深度为x，均值为μx，标准差为σx，储罐的局部腐蚀中的最大腐蚀深度遵循Gumbel第一类极值分布［2］，其分布函数为：

式中，R为储罐罐底的可靠度；xmax为储罐罐底最大许可腐蚀深度。

文献 ［5］提供了评定了储罐罐底最小允许厚度需要的数据，即底板的最小允许厚度为2．54mm。根据极值分布，储罐可使用寿命预测公式为［6］：

式中，NF为储罐的可使用寿命，a；C为腐蚀余量，mm；vx为平均腐蚀速率，mm／a。

储罐的剩余寿命ΔNF等于该罐的可使用寿命减去储罐上一次检修时储罐的运行时间N：

2 实例分析

2011年9月10日对辽河油田曙光曙一联合站3000m31号污水沉降罐进行调研，并对其罐底板进行检测。该污水罐建于1990年，罐总高12．15m，罐底直径18．9m，罐底板设计厚度为8mm。对罐底中幅板检测厚度数据563个，最小厚度5．75mm，最大厚度6．18mm，均值厚度5．963mm，标准差0．1134mm。

在污水罐底板上从南到北选取15个测量区域，每个测量区域分为3～6不等的子区域 （见图1），测量顺序是从南到北依次测量区域1～15。在每个测量区域的检测数据中取出1个最大值，这些最大值的集合将服从极值分布规律。选取污水罐底板上厚度的最小值，根据罐底板设计厚度，求得相应点上的最大腐蚀深度，该点的最大腐蚀深度除以该污水罐的使用时间，即可算出该点的腐蚀速率。

图1 罐底板测厚示意图

表1 储罐底板的腐蚀数据统计分析表

储罐底板的腐蚀数据统计分析表如表1所示。对表1的数据进行统计分析，其结果如下：储罐底板最大腐蚀深度均值厚度μx=2．198mm，标准差σx=0．03529mm，平均腐蚀速率为vx=0．1046mm／a。根据μx=2．198，σx=0．03529，以及式（3）、（6）计算出可靠度R=0．999。根据式（4）、（7）算出可使用寿命NF=32．2a。根据式（8）得出该污水罐的剩余寿命ΔNF=11．2a。

文献 ［7］规定：油罐的修理周期一般为5～7a，新建油罐第1次修理周期不宜超过10a。通过实际检测数据分析，认为辽河油田曙光曙一污水罐使用状况良好，可根据实际情况适当的延长污水罐的检修周期。

3 结 论

为保证油田的正常运行和安全生产，需要对污水罐剩余寿命进行分析评价和预测。由于污水罐罐底的最大腐蚀深度遵循Gumbel第一类极值分布，由此建立污水罐罐底的数学模型和评估方法。以辽河油田联合站1号污水罐为实例进行剩余寿命预测并评估污水罐的检修周期，预测结果表明该污水罐的剩余寿命为11．2a。通过对污水罐的实际检测数据进行分析，认为辽河油田联合站污水罐使用状况良好，可根据实际情况适当的延长污水罐的检修周期。

［1］辛艳萍 ．钢制油罐腐蚀机理及防护措施的改进 ［J］．中国石油大学胜利学院学报，2011，25（1）：21-23．

［2］帅健，许学瑞，韩克江 ．原油储罐检修周期 ［J］．石油学报，2012，33（1）：157-163．

［3］王琳 ．油田联合站储罐健康状态评价技术研究及系统实现 ［D］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010．

［4］刘小宁 ．钢制压力容器与管道腐蚀剩余寿命可靠性预测 ［J］．石油机械，2005，33（2）：35-38．

［5］API Std 653-2009，Tank inspection and repairation and altberation and reconstruction ［S］．

［6］李国义，王爱芳，杨淑香 ．储罐腐蚀剩余寿命计算 ［J］．大庆石油学院学报，2005，29（1）：67-68．

［7］SY／T5921-2011，立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程 ［S］．