大巴山中缚“气虎”

□ 本刊记者 姚 斌 仇国强 薛相才 邹 超

□ 2008年7月30日，第一口投产井——普302-2井实施大型酸化压裂。马洪山 摄

“像开发普光这类腐蚀环境极端恶劣的高产气田，如果对腐蚀与防护问题重视程度不够，将会引发灾难性的后果。”石油管材工程专家、中国工程院院士李鹤林坦言。

“一流的腐蚀防护技术，就像是封闭高含硫天然气这只‘毒老虎’的铁笼子，只有笼子扎得牢、抗‘毒’能力强，才能让‘毒老虎’温顺。”普光分公司天然气技术管理部防腐工程技术科副科长欧天雄说,“否则，气田开发就无从谈起。”

攻坚不畏难。经过积极探索攻关，普光气田的开发建设者自主创新形成了“特大型高含硫气田腐蚀防护技术”，不仅首次实现了年产百亿立方米高含硫湿气直接输送，更将平均腐蚀速率控制在每年0.059毫米以内，使气井管柱及集输管道设计寿命至少延长一倍以上，保障了普光气田的长周期安稳运行。

没有标准，就建立标准

“这是国内首次开发高含硫气田，包括抗硫管材采购在内，没有任何标准和经验可供借鉴。”从2006年开始，时任普光气田物资采购代表的王贵波就开始东奔西跑，与国内外厂家进行技术交流和商务谈判。

“看到我们所需产品的技术规格，有的厂家代表直挠头，有的直言生产不了。”王贵波回忆说，“当时国际上能生产抗硫管材的厂家特别少，能满足普光气田需求的几乎没有。”

“如果高含硫天然气在高压状态下通过管线，普通材质的管道内壁就像刀削斧劈一般，几小时之内就会受到严重腐蚀而开裂。”欧天雄说。由于气藏中硫化氢和二氧化碳平均含量分别高达15.16%、8.64%，同时还含有氯离子和游离硫，腐蚀环境极端恶劣的普光气田，从开发之初就成为国内外抗硫装备的“试金石”。

“无论是井下油管、井口采气树，还是集输设备、通往净化厂的管道，都必须采用抗硫材质。而普光气田的腐蚀环境之恶劣，意味着抗硫等级要达到最高标准。”欧天雄说。

当时，抗硫管材的国际标准规定硫化氢和二氧化碳最高分压为3.5兆帕，远不能满足普光气田的选材要求。为解决该难题，普光气田开发建设者联合研究机构，首次研究开展了高含硫化氢、二氧化碳等多介质共存环境的腐蚀评价方法，将抗硫管材选择国际标准规定的硫化氢和二氧化碳分压拓展到10兆帕，形成了高含硫气田的应用选材标准。

最终，通过室内实验评价，综合考虑安全和成本等因素，普光气田主要采气和输气管道分别选用了镍基合金管道、镍合金复合管道、耐硫化氢碳钢管道、低温钢管道和不锈复合钢管道等特殊抗硫管材。

新的难题接踵而来。“当时国内并没有可参考选用的焊接工艺评定标准，国内外主流焊材生产商也不生产专用抗硫焊材，更没有成熟的抗硫管道焊接工艺及施工经验可供借鉴，稍一疏忽就可能出现严重问题。”普光分公司工程管理部主任郭强介绍。

没有标准，就建立标准。在股份公司工程部的牵头组织下，中国石化十建、中原油建等单位迅速打响了一场特种材质焊接攻坚战。

通过锲而不舍的工艺试验，建设者们首次建立了抗硫焊材及焊接接头耐蚀性评定方法，研发了三种抗硫管材的焊接工艺及消氢控制技术，其中首次应用的金属粉芯气体保护半自动下向焊技术，可提高打底焊接功效8～10倍，延长管道使用寿命3～5年。

“普光气田集输系统焊接高含硫天然气管道69.96千米，焊缝21836道，一次焊接合格率95.5%，超过国优工程标准。”郭强不无自豪地说。

为集输系统涂上“防护膜”

自2012年11月30日起，普光分公司天然气技术管理部技术人员对普107集气站缓蚀剂加注浓度进行了第一阶段降量试验，将实验浓度从72升/百万立方米降至54升/百万立方米。一个月后的监测结果表明，各点腐蚀监测数据没有明显增长，该站腐蚀平稳受控。

□ 精心焊接高含硫天然气集输管道。马洪山 摄

尽管湿气集输成本较低，但混有凝析水的高含硫天然气腐蚀环境也更恶劣，腐蚀控制极具挑战。“选用抗硫材质的管材只是防腐第一步，缓蚀剂和阴极保护系统的应用则给集输系统打上了‘麻醉剂’。”欧天雄说。

为有效抑制腐蚀，开发建设者研究建立了高含硫环境下的缓蚀剂评价方法，优选了两种适合普光气田正常生产的预涂膜和连续加注缓蚀剂工艺。针对集气站内和站外集输管线的特征，集气站内管线和设备采用连续加注缓蚀剂的方案，在二级截流后部采用高效雾化喷嘴注入管线；站外集输管线采用预涂膜和连续加注缓蚀剂的联合保护方案，对管道内壁进行周期性缓蚀剂涂膜批处理。

“通过加注缓蚀剂，投产3年多来，普光气田集输系统管道内壁的腐蚀得到了有效控制。”欧天雄说，“但出于安全考虑，缓蚀剂加注浓度一直采用强击加注，目前缓蚀剂平均加注量远远高于设计加注量。”

从2011年开始，普光分公司天然气技术管理部组织开展了缓蚀剂加注浓度优化研究，通过在实验室模拟现场工况系统，评价不同浓度缓蚀剂的腐蚀控制效果，以确定缓蚀剂加注的最佳浓度范围。

“目前，缓蚀剂加注浓度优化实验还在继续，预计实验成功后，普光气田每年将可节约腐蚀控制成本2000万元以上。”欧天雄说。

此外，由于普光气田所处地区土壤呈弱酸性，为抑制土壤对管道的电化学腐蚀，普光分公司还为集气站外埋地集输管道建立了阴极保护系统。但由于系统投运之初，保护电位并未达到全覆盖，并且所测电位都是通电电位，整体管线只能达到弱保护。

2012年9月至12月，历经100多天，采气厂技术人员沿着集输管线逐一进行排查和整改，对沿线29个阀室进行了测量调试；对全长42公里的管道进行阴极保护系统测试和故障排除；对沿线33个阴极保护测试桩进行了防潮处理。经过此次整改，普光主体的阴极保护系统设备投运率达到100%，管道保护率达到100%。

给大动脉装上“报警仪”

1月20日，普光气田在线腐蚀检测系统最新数据显示，安装在普101-2井加热炉进出口位置的国产新型电阻探针已安全运行120天，而之前相同位置的洋品牌电阻探针平均运行时间仅为30天。

安装在设备内部的电阻探针与高酸气体时刻保持着“亲密接触”，凭借其良好的感应能力，探针能够监测出设备内部的腐蚀状况。但受自身“体质”以及工作强度影响，电阻探针会逐渐出现“疲劳”状况，即受到不同程度腐蚀，敏感度会逐渐下降。因此，延长电阻探针使用寿命，就成为提高防腐效率的关键。

在国产新型探针问世之前，普光气田所使用的电阻探针全部是洋品牌。长期置身高含硫、高流速、强冲击性的恶劣环境下，它们水土不服的问题日渐显现，杆体焊缝处断裂、测试片密封材料老化脱落等问题频繁，直接影响腐蚀监测效果。数据显示，洋品牌电阻探针在普光气田使用过程中平均寿命仅30天。

从2010年9月到2012年9月，普光气田技术人员联合中科院专家对洋品牌电阻探针进行了优化改造，新研制的国产电阻探针平均使用寿命已超过120天，且系统运行稳定，数据准确有效，远优于国外电阻探针。

电阻探针只是普光气田的腐蚀监测手段之一。普光气田集输系统点多、线长、面广，加上沿途穿山越河，如何对集输管道和设备的内部腐蚀情况进行精确检测，并建立一套完整、适用、有效的腐蚀监测系统，成为普光气田腐蚀控制的一大难点。

在综合考虑各种因素的基础上，普光分公司按照经济合理、有效可靠的方针，采用腐蚀挂片、电阻探针、电指纹和线性极化探针等多种在线监测技术手段，辅以超声波、X射线检测和智能清管器等技术设备，建立了完善的腐蚀监测系统，为及时掌握集输管道及设备的腐蚀情况，制定、调整、优化腐蚀控制方案和措施提供了依据，确保气田“动脉”安全有效运行。

“得益于这套腐蚀监测系统，普光气田创造了运营3年以来零事故的完美纪录。”欧天雄说，“目前，普光气田集输系统的平均腐蚀速率控制在0.059毫米/年，优于0.076毫米/年的行业标准。”