大庆油田土壤腐蚀性研究

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大庆油田土壤腐蚀性研究

刘晓东大庆油田工程有限公司

通过在大庆油田已开发区块开展碳钢自然埋藏试验和普查点的土壤电阻率测试，取得了覆盖全油田已开发区块的土壤腐蚀数据，依据相关标准，对油田各区块的土壤腐蚀性进行了分级评价。参照土壤腐蚀性分级结果，建议在土壤腐蚀较高（分级结果为“Ⅳ”或“Ⅴ”级）的黏土中，分别采用“加强级”或“特加强级”防腐；而在土壤腐蚀相对较弱的壤土或砂土中，分级结果为“Ⅱ”级的采用“普通级”防腐，分级结果为“Ⅲ”或“Ⅳ”级的采用“加强级”防腐。

土壤腐蚀性测试；腐蚀评价；土壤腐蚀性分级；土壤电阻率

1994—1996年，大庆油田开展了一次大规模的土壤腐蚀普查，在典型试验区域的基础上，建立了大庆油田土壤腐蚀性研究的测试标准和方法，完成了油田主要区块的土壤腐蚀性调查和测试，取得了油田土壤腐蚀性分级图。从1996年土壤腐蚀性调查至今已超过10年，由于油田开发面积的扩大及土壤腐蚀环境的变化，有必要在全油田范围内开展更详细的土壤腐蚀性调查研究工作。

1腐蚀调查与试验

调查和测试范围包括喇萨杏油田、太北油田、高台子油田、葡萄花油田、宋芳屯油田、敖南油田、阿拉新气田、朝阳沟油田等26个油田区块。

测试内容如下：

（1）土壤腐蚀性普查。在26个油田区块，按1/km2的密度布置加密测试点，测试土壤电阻率、土壤类型、地表植被、坐标、高程等。

（2）碳钢自然埋藏试验。在26个油田区块，布置229个碳钢自然埋藏试验点，测试碳钢腐蚀速率及孔蚀速度，共计投放Q235试件1 832件，试验周期为0.5年和1年。

（3）土壤类型调查。结合大庆地区土壤实际情况，参考土壤质地、地表植被及地势条件等因素，对大庆油田地区土壤类型进行了实地考察。

2调查及测试结果

大庆油田地区土壤类型主要有3种：壤土、黏土、砂土。

普查点电阻率测试统计结果表明，壤土土壤电阻率值有68.1%在20～50 Ω·m之间，22.2%的电阻率值在10～20 Ω·m之间；黏土土壤电阻率值在小于10 Ω·m、10～20 Ω·m范围内占88.2%；而砂土土壤电阻率值有81.5%在20～50 Ω·m、50～100 Ω·m之间。

229个碳钢自然埋藏试验点的碳钢腐蚀速率及孔蚀速度统计结果表明，腐蚀速率＞7.0 g/（dm2·a）的点有13个，多集中在二厂、四厂、五厂、八厂及肇源的黏土中，其中位于五厂太北及杏树岗有5个试验点，有4个试验点腐蚀速率＞8.0g/（dm2·a），最大达到了9.65 g/（dm2·a），且其对应的孔蚀速度也较大，均在0.60mm/a以上，最大达到了0.91mm/a；腐蚀速率在5.0～7.0 g/（dm2·a）有47个试验点，多集中在各厂的黏土中，其对应的孔蚀速度也较大，多数分布在0.60～0.90 mm/a之间；腐蚀速率在1.0～3.0 g/（dm2·a）、3.0～5.0 g/（dm2·a）之间的点多分布在各厂的砂土及壤土中，其对应的孔蚀速度多在0.10～0.30 mm/a、0.30～0.60 mm/a之间，其中腐蚀速率＜2.0 g/（dm2·a）的点多集中在各厂含水率较低的砂土中，其最小值为1.03g/（dm2·a），对应的孔蚀速度为0.05 mm/a（最小值）。

3土壤腐蚀性评价和分级

利用普查点调查测试取得的土壤电阻率及碳钢自然埋藏试验取得的碳钢腐蚀数据，按照表1、表2中的评价方法，分别按土壤电阻率、碳钢平均腐蚀率及孔蚀速度，对土壤腐蚀性进行了单项评价。

表1 按土壤电阻率评价土壤腐蚀性

（1）根据土壤电阻率测试结果评价土壤腐蚀性。依据普查点土壤电阻率评价土壤腐蚀性结果表明，大庆油田有46%的土壤腐蚀性等级属于“Ⅳ”或“Ⅴ”级，土壤腐蚀性强弱与土壤类型关系较大：黏土以“Ⅳ”和“Ⅴ”级腐蚀为主，部分为“Ⅱ”或“Ⅲ”级；壤土以“Ⅲ”和“Ⅳ”级腐蚀为主，部分为“Ⅱ”或“Ⅴ”级；砂土以“Ⅱ”和“Ⅲ”级腐蚀为主，部分为“Ⅰ”或“Ⅳ”级。

表2 按碳钢平均腐蚀率及孔蚀速度评价土壤腐蚀性

（2）根据碳钢自然埋藏试验数据评价土壤腐蚀性。碳钢自然埋藏试验数据评价结果与土壤电阻率评价结果基本一致，土壤腐蚀性强弱与土壤类型关系较大：黏土以“Ⅳ”级腐蚀为主，部分为“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅴ”级；壤土以“Ⅲ”级腐蚀为主，部分为“Ⅱ”或“Ⅳ”级；砂土的腐蚀性以“Ⅱ”或“Ⅲ”级为主，少部分为“Ⅰ”或“Ⅳ”级。

4防腐设计方案优化建议

土壤腐蚀性的强弱指标是防腐设计选材的参考依据之一，对于腐蚀性严重的地区，埋地管道等地下设施的防腐等级要相应提高。参照土壤腐蚀性分级结果，建议在土壤腐蚀较高（分级结果为“Ⅳ”或“Ⅴ”级）的黏土中，分别采用“加强级”或“特加强级”防腐；而在土壤腐蚀相对较弱的壤土或砂土中，分级结果为“Ⅱ”级的采用“普通级”防腐，分级结果在“Ⅲ”或“Ⅳ”级的采用“加强级”防腐。

5结语

（1）大庆油田有46%的土壤腐蚀性等级属于“Ⅳ”或“Ⅴ”级，土壤腐蚀性强弱与土壤类型关系较大。

（2）依据土壤腐蚀性分级结果初步给出了不同类型、不同腐蚀等级土壤中管道外防腐层设计等级建议。

（3）针对油田埋地管道土壤腐蚀控制问题，应利用土壤腐蚀性调查和评价结果，研究并制定适合不同区块和土壤环境的外防腐蚀控制方案，为油田地面工艺简化、管道防腐大修、老区改造、规划投资控制等提供技术支持。

（栏目主持 杨军）

图5 10年后管道失效概率

4结论

选择输油管道局部高风险管段进行漏磁检测作业，统计管线腐蚀缺陷周向位置分布，结合腐蚀检测数据，建立了ASME-B31G腐蚀缺陷容限尺寸模型，采用拟合的方法得到径向腐蚀速率计算公式。结合容限尺寸模型对腐蚀缺陷部位的剩余强度进行了评价，采用概率的方法对局部管道进行了失效概率的预测计算[5]。

（1）从腐蚀检测的结果来看，该输油管道的腐蚀情况是较为严重的。

（2）在目前的工作压力，管段上的中度缺陷是有一定的安全余量，对管道的安全操作不构成威胁；但在设计压力下，一些中度缺陷的剩余强度不能满足要求，需进一步准确地评估。

（3）管道的腐蚀检测是安全评定的重要基础，检测的精度直接影响到安全评定的准确性，建议根据缺陷的危害程度制订检测精度。

[1]李爱国，郑爱静．管道检测装置[J]．国外油气储运，1995，13 (6)：23-28．

[2]Al Crouch，Richard Anglisano，Mohammed Jaarah．Quantitative field evaluation of magneticflux-leakage and ultrasonic in-line inspection[J]．Pipe&Pipelines International，1996，41（4）：23-31.

[3]冯洪臣，李丙文．检测埋地管道腐蚀的新方法[J]．国外油气储运，1995，13（1）：31-34．

[4]龙伟，周明，黄杰．在役管道超声检测系统的现状及发展趋势[J]．中国机械工程，1996，7（2）：52-54．

[5]王玉忠，陈建兰．漏磁检测技术在我国管道中的应用[J]．化学清洗，1998，14（5）：24-27．

收稿日期2015-05-18

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.8.009

2015-01-13