注汽管道壁厚监测体系的构建

注汽管道壁厚监测体系的构建

何震华

河南油田油建公司

为准确评价诸因素对注汽管道腐蚀的影响程度，河南油田某稠油热采开发区块注汽管道壁厚监测点的设置应遵循以下分类原则：按运行方式（注采合一、注采分开）不同分类；按注汽管线的使用年限分类；按注汽管线注汽速度分类；按蒸汽的性质（分为湿饱和蒸汽与过热蒸汽）不同进行分类；根据注汽管道的保温层防水情况进行分类。测量注汽管道壁厚的减薄速度需要计算一定时间间隔内壁厚的减薄量，并至少进行两次测量。考虑到测量仪器的误差，测量的时间间隔越长，壁厚的腐蚀量越大，测量误差对壁厚减薄速度计算的影响就越小。因此，需对注汽管道的壁厚进行长期（预计为三年）监测。

稠油热采区块；注汽管道；壁厚；监测点；方案；方法

1 壁厚监测点设置的原则

为准确评价诸因素对注汽管道腐蚀的影响程度，河南油田稠油热采开发区块注汽管道壁厚监测点的设置应遵循以下分类原则：

（1）按运行方式（注采合一、注采分开）不同分类。注汽系统的运行方式有注采合一和注采分开两种情况。注采合一的注汽干线主要分布在稠油老区，管线为间歇运行，当注汽管道停止运行时，管道温度降到常温，在雨、雪等潮湿环境中，管道内、外表面易发生腐蚀；注采分开的注汽管线主要分布在稠油开采的新区，管线为连续运行，由于注汽管道的温度较高，管道干燥，管壁外表面不易发生腐蚀。不同的运行方式进行的壁厚监测证实了这种判断。

（2）按注汽管线的使用年限分类。井楼油田注汽管线的投产时间为1987～2008年，使用年限较长的注汽管道由于管道的性质可能发生变化，管道的减薄速度可能和注汽时间较短的管线不同。为了证实这种判断，按注汽管线的使用时间不同对管道壁厚进行监测。

（3）按注汽管线注汽速度分类。注汽速度不同，对注汽管道的冲蚀情况不同。由于目前的技术无法准确地测量注汽管线的注汽量，只能根据注汽锅炉出口压力及热采井注汽压力差来推算注汽管道内蒸汽的速度。根据不同的注汽速度，将注汽管道分类进行壁厚监测。

（4）按蒸汽的性质（分为湿饱和蒸汽与过热蒸汽）不同进行分类。过热蒸汽和湿饱和蒸汽不仅温度不同（饱和湿蒸汽温度为310℃，过热蒸汽温度为380±20℃），蒸汽的流速（饱和湿蒸汽流速为17 m/s，过热蒸汽流速为<60 m/s）、密度、含氧量也有差别，其对注汽管道的减薄作用也会有不同。

（5）根据注汽管道的保温层防水情况进行分类。注汽管线的防水保护层采用了一层油毡纸和两层玻璃布，随着时间的推移，防水保护层会发生老化，下雨时会有雨水进入保温层，造成注汽管道的腐蚀。由于管道外表面的防锈漆会在注汽管道高温作用下脱落或消失，防水层的完好程度对注汽管道减薄会有不同的影响。

2 监测方案

根据注汽管道监测点建立原则和对注汽管道调查结果，在井楼油田建立了壁厚监测点。测量注汽管道壁厚的减薄速度需要计算一定时间间隔内壁厚的减薄量，并至少进行两次测量。考虑到测量仪器的误差，测量的时间间隔越长，壁厚的腐蚀量越大，测量误差对壁厚减薄速度计算的影响就越小。因此，需对注汽管道的壁厚进行长期（预计为三年）监测。

为了考察注汽速度对弯头的冲蚀作用，对注汽管道进行测试时，需要对注汽管道的直管段和弯头分别进行测量，对比直管段和弯头在相同的条件下腐蚀速度，从而分析注汽管道蒸汽速度对弯头的冲蚀作用大小。每条管道的直管段至少测量2个弯头，每个弯头布置3个测点。壁厚测量仪采用耐高温探头，可在管道不停汽时进行管道壁厚的测量，不会影响生产注汽，能减少现场协调工作量，保证测量的进度。每个测量点均在现场做出标记，以便下次进行对比测量。

3 监测方法

（1）测量新建注汽管道的直管壁厚。注汽管道的实际壁厚和名义壁厚有一定的差别，根据《高压锅炉用无缝钢管（GB5310）》规定，钢管的实际壁厚不超过名义壁厚的±10%。为此对注汽管线的实际壁厚进行了测量，用以检验钢管的壁厚偏差是否满足规范要求。从测量结果可以看出，注汽管道的壁厚均满足规范要求，但大部分注汽管道的壁厚为负偏差。因此，为了更准确的对在用注汽管道的腐蚀进行测量，需根据注汽管道的实际壁厚进行计算或对注汽管道的腐蚀情况进行跟踪测量；不能根据注汽管道名义壁厚推算管道的腐蚀速度。

（2）测量新建注汽管道的弯管壁厚。注汽管道弯头采用直管煨制而成，管道在煨制弯头过程中会造成弯头的外壁减薄、内壁增厚。为了保证弯头的壁厚达到设计壁厚，降低蒸汽冲蚀对注汽管道弯头使用年限的影响，煨制弯头的管道壁厚比直管壁厚大1 mm。

（3）测量注汽管道的壁厚。由于没有注汽管道实际壁厚的原始数据，对注汽管道壁厚一次测量无法推断出注汽管道的腐蚀速度，应用建立的注汽管道壁厚测量系统对注汽管道壁厚进行了两次测量（分别于2010年10月和2011年1月24日），根据测量结果推算出注汽管道的腐蚀速度。测量分两次进行（为了减少测量仪器误差对测量结果的影响，项目结束后，将继续对注汽管道的壁厚进行跟踪测量，争取得到较准确的注汽管道腐蚀速度），分别对不同建设时间、不同注汽速度等注汽管道的壁厚进行了测量。

4 结论及建议

（1）测量结果表明，河南油田某稠油热采区块注汽管道的弯管壁厚均满足规范要求，但注汽管道弯管的壁厚均为负偏差。因此，为了更准确的对在用的注汽管道弯管壁厚的腐蚀进行测量，建议根据注汽管道弯管的实际壁厚进行计算或对注汽管道弯管处的腐蚀情况进行跟踪测量。

（2）蒸汽的性质不同，对注汽管道腐蚀的影响程度不同，以过热蒸汽为介质的管道比以湿饱和蒸汽为介质的管道壁厚腐蚀慢。主要原因是由于测量时间段内雨水较少，注汽管道为连续运行，管道两次测量时间段内、外腐蚀量可以忽略不计（表面基本没有发生锈蚀），可以判断管道的腐蚀基本是内腐蚀。由于过热蒸汽的含氧量、密度均较低，管道的内腐蚀和冲蚀作用均较小，管道腐蚀速度小。

（3）注汽管道内的蒸汽流速对注汽管道的冲蚀作用并不明显。由于这几条管线内的蒸汽流速相差不大，并且均小于注汽管线的冲蚀速度，注汽管道内的蒸汽流速对注汽管道的冲蚀作用并不明显。但一旦蒸汽流速大于注汽管道的冲蚀速度，注汽管道的冲蚀作用会明显增强。

（4）老管线比新建管线的管壁减薄速度更快。可能是使用时间较长的注汽管道的机械性能发生了变化，造成管道壁厚减薄速度加快，该部分数据有待进一步测量、观察。

（5）注采合一的注汽管道与注采分开的注汽管道的壁厚减薄速度基本相同。该测量值可能与这两条管线在测量时间段内均没有使用有关，这两条管线的壁厚减薄量差别不大。

（6）单井注汽管线的减薄速度大于注汽干管。虽然测量时间段内雨水较少，但由于单井注汽管线没有使用，且管线距离地面较近，保温层紧贴地面，管道的腐蚀速度仍大于注汽干管。

（7）两次测量时管道壁厚差值从0～0.04 mm不等，两次测量的时间间隔为4个月左右，即腐蚀速度为0～0.12 mm/a，注汽管道的年腐蚀量大部分在0.03～0.06 mm之间。

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.021