高含二氧化碳气田集输管道技术经济分析

2014-03-20

油气田地面工程 2014年3期

高含二氧化碳气田集输管道技术经济分析

张亚飞朱伟陈庚杨强戚娟

中国石油工程设计有限责任公司西南分公司

长岭1号气是国内最大的陆上高含CO2气田。目前高含CO2气田集输工艺中可供选择的防腐方式有：碳钢加缓蚀剂、碳钢加内涂层、玻璃钢管、13Cr不锈钢、双相不锈钢、304不锈钢、316 L不锈钢、316 L双金属复合管等。影响各方案比较结果的因素主要在于管材费用、缓蚀剂购置费。在高含CO2气田集输管道工程中，具体采用哪种材质的管材，可根据工程所选管径、稳产年限、缓蚀剂加注量，结合技术经济分析结果而定。在长岭1号气田DN250 mm的集输管道采用了投资低且无维护的316 L双金属复合管。

CO2腐蚀；管材；缓蚀剂；技术经济；费用

1 工程概况

长岭1号气田位于吉林省西部松原市境内，是国内最大的陆上高含二氧化碳（CO2）气田。该气田分为高含CO2的营城组区块和低含CO2的登娄库区块，其中营城组区块经过几年的稳定开发，天然气中CO2含量加权平均保持在25%（mol%）左右。根据长岭1号气田气井分布集中，集气站及天然气处理厂位于气田中心的特点，本工程采用放射状管网布置，多井集气，高、中压输送，集中轮换、分离处理的工艺流程。气田内部共设1号和2号两座集气站，各井站天然气通过采气管线直接输送至就近的集气站，集气站天然气通过集气管线输至处理厂进行脱水、脱碳处理后外输。

2 管材选择

由于石油天然气行业输送介质的特殊性，目前高含CO2气田集输工艺中可供选择的防腐方式有：碳钢加缓蚀剂、碳钢加内涂层、玻璃钢管、13Cr不锈钢、双相不锈钢、304不锈钢、316 L不锈钢、316 L双金属复合管等[1]。

针对长岭1号气田的特点进行分析，除碳钢加内涂层、玻璃钢管、13Cr不锈钢、304不锈钢由于管道自身的特点不适用于本气田外，其余4种方案均适用于长岭气田集输管道。以下对碳钢加缓蚀剂、双相不锈钢、316 L不锈钢、316 L双金属复合管4种管材进行详细的经济分析及对比。

3 管材技术经济比较

选择1条集气管线，设计压力10 MPa，实际运行压力8.0 MPa，线路长度5.0 km，年运行天数350天，针对DN100 mm、DN150 mm、DN200 mm、 DN250 mm 4种常用管径分别计算建设期费用投资和长期运行费用。管线长度、外径、敷设方式一致时，采取不同材质管线工程费差异主要体现在管材费、管道安装费、设备费、缓蚀剂购置费、运行费（设备维护+电费）等方面。在进行技术经济计算时，计算期为10年，折现率10%，其中L245NB碳钢管材价格9 500元/吨，双相不锈钢管材价格102 000元/吨，316 L不锈钢管材价格60 000元/吨，316L内衬复合钢管管材价格40 000元/吨。根据工程实际条件，核算出4种不同材质管材在4种管径条件下对应的外径及壁厚[2-3]。

3.1 碳钢加缓蚀剂方案

结合本工程实际情况，选择L245NB碳钢管加缓蚀剂的方案。目前CO2腐蚀缓蚀剂种类繁多，国外对CO2腐蚀缓蚀剂产品研究相比国内更成熟，但产品价格较贵，国内较知名的厂家生产的产品也基本可以达到技术要求，具体选用哪种缓蚀剂需要结合工程气质条件经过严格的实验验证。通过对各种缓蚀剂价格的调研，以4万元/吨进行计算。缓蚀剂加注时间一般要根据气田水中缓蚀剂的浓度来判断，根据本工程具体条件，在不同管径条件下用HYSYS软件模拟实际工况进行计算。缓蚀剂加注量、缓蚀剂购置费、设备费、运行费（设备维护+电费）、管材费、管道安装费见表1。运行费和缓蚀剂购置费在10年内每年都发生，需将这部分费用折现。

3.2 不锈钢和双金属复合管方案

通过大量实验模拟，双相不锈钢和316 L材料管材本身具有良好的抗CO2腐蚀性能，在本工程的气质条件下，基本没有腐蚀，所以采用双相不锈钢、316 L不锈钢、316 L双金属复合管这3种方案时，在稳产期10年内不需要更换管材，无维护费用，不考虑缓蚀剂加注设备购置费、运行费（设备维护+电费）、缓蚀剂购置费。总费用为管材费+管道安装费，管材费、管道安装费均为一次性投入。双相不锈钢、316 L不锈钢、316 L双金属复合管方案费用见表2、表3和表4，各方案的一次性投资及总费用比较见表5。

表1 碳钢加缓蚀剂方案费用

表2 双相不锈钢方案费用

表3 316 L不锈钢方案费用

4 结论

根据以上分析，对于4种不同管径，一次性投资最小的均为碳钢加缓蚀剂方案，主要是因为管材费用低；但综合考虑10年中的缓蚀剂购置费和运行费用后，4种不同管径方案中总费用最低的均为316 L双金属复合管。双相不锈钢方案和316 L不锈钢方案的投资大小在不同管径条件下结果不尽相同，主要原因在于这两种管材强度不同，同一管径条件下壁厚相差很大，管径和壁厚差越大，造成管材费用相差也越大。