油田采气管线及集气站内设备腐蚀机理研究及安全评价

2017-03-03张芳何文凤张涛吴耀军罗浩

化工管理 2017年35期

张芳何文凤张涛吴耀军罗浩

（1.中国石油长庆油田分公司第一采气厂，陕西榆林 718500）

（2.陇东天然气项目部试采作业区，陕西榆林 718500）

对油田天然气进行开采时，需要将天然气从气井里面开采出来，然后利用采气管线将传至集气站，因为部分气井出现携液现象、天然气里面含有的机械杂质、硫化氢以及二氧化碳等酸性气体不断冲刷以及磨损着管线以及设备内壁，就会使得采气管线以及设备出现一定的腐蚀现象，对采气管线以及设备的实际使用寿命造成的严重的影响，同时给其安全运行带来了很大的威胁，最终使得企业经济效益降低。

1 对采气管线和分离器具体腐蚀机理进行分析

1.1 采气管线腐蚀机理

因为采出天然气里面含有一定量的机械杂质、矿化度水和部分酸性气体，而这些杂质成分都可以导致管线内出现腐蚀现象。而对于管线腐蚀产物，其外观颜色主要呈红褐色以及黑色。利用XRD检测法来研究各个陈旧取样管线里面的表面腐蚀产物[1]。

研究结果表明，陈旧管线腐蚀产物的组成成分主要是：Fe2O3、FeSO4、Fe(OH)2、Fe2S以及Fe3O4和Fe3(SO4)4·22H20、CaCO3、MgCO3等。所以腐蚀产物主要包含有铁的氧化物以及硫化物，同时含有少量碳酸盐。因为天然气组成成分里面没有氧气，所以腐蚀产物里面铁的氧化物主要是通过二次大气腐蚀以及表面腐蚀产物经过转化之后产生的。对于以硫化氢为主导的体系（也就是二氧化碳和硫化氢气体压强之比不超过200），陈旧管线里面的腐蚀主要是硫化氢腐蚀物。性质比较稳定的FeS是在FeC03生成之前形成的[2]。当温度为60℃到240℃的时候，FeS可以给金属提供保护。然而当温度比60℃低的时候，FeS膜就会变得非常不稳定，同时存在很多小孔，同时因为硫化氢的存在会对比较稳定的FcCO3物质的形成产生阻碍作用，所以就使得腐蚀速度更加快。从上述可知，当硫化氢处于二氧化碳环境中时，其产生的腐蚀作用非常复杂，这主要是因为FeS以及FeCO3膜在不同温度条件下的稳定性比较高。如果井口压力为12Mpa，并且二氧化碳的压强超过0.75Mpa，同时采气管线所处腐蚀环境里面含有二氧化碳，那么陈旧采气管线发生的腐蚀现象主要是由硫化氢以及二氧化碳和游离水共存条件下发生的电化学腐蚀。

1.2 分离器具体腐蚀机理

为了有效研究分离器积液包具体腐蚀机理，本文对陈旧分离器中的垢样进行了相应的检测，具体检测结果表明，将固体腐蚀样置于550℃环境中进行灼烧之后，垢样总量一共减少大约25%(也就是重量百分数)，这说明垢样里面含有一定量的有机物，同时分离器积液包里面可能存在微生物对其产生腐蚀作用。当将其置于950℃环境中进行灼烧之后，腐蚀产物的总量也减少了，这表明碳酸类物质属于分离器积液包中的腐蚀产物，也就是二氧化碳是其发生腐蚀的因素。经过分析之后认为，水份里面的高氯根属于一种强去极化剂，大多数以溶解态铁和相应的氯化亚铁形式在水李里面溶解并且排出[3]。

之后进行了垢样XRD检测，具体检测结果表明，研究对象分离器积液包出现了由硫化氢引起的一种氢去极化腐蚀，里面含有一定量的FeCO3，这种物质主要是在二氧化碳环境中发生的氢去极化腐蚀形成的腐蚀产物，这一结果和垢样灼烧检测具体结果完全相符合。对分离器水质检测最后的结果和相应的垢样灼烧以及XRD检测结果进行综合分析之后可知，分离器积液包发生的电化学腐蚀反应主要由硫化氢、二氧化碳和游离氯离子一起作用引起的。

2 安全评价

在信息技术高速发展的今天，比较常用的一种安全性评价方法就是采用了信息融合技术的评价方法，其主要是按照信息理论里面和信息量有关的可加性特性，对不同时空条件下的各种信源信息进行综合利用，采取融合以及综合有效结合的方法，首先折合系统里面各组成单元所具有的可靠性，再自下而上多级进行综合，从而得到和系统可靠性相关的详细准确判断信息，以此来估计以及预测整个系统所具有的安全性。

影响油田采气管线具体安全性评价的因素有很多，特别是使用年限比较长的采气管线，主要影响因素包含有：管线腐蚀信息(主要是管道内表面和管线外表面具体腐蚀信息)、管线焊缝质量具体信息以及管道理化性质(主要有管道金相组织以及致氢裂纹)和采气管线力学性能(主要是静拉伸性能以及硬度)。对上述各项信息采用相应的传感器来获得管线具体信息数据，所使用的传感器数量越多，那么就越能够最大程度地减弱外界环境对数据造成的干扰，避免误差产生，提升观测数据的真实性以及可靠性。

具体步骤为：①按照传感器输出信息来对安全状态隶属度进行判断。②利用公式得到各隶属度相对应的具体基本概率分配函数，也就是mass函数[4]。③通过D-S证据组合具有的独立证据能力来对不同传感器的信息进行合成。采用证据理论具体合成法则公式，合并不同证据体获得的基本可信度分配，使之成为总体基本可信度具体分配，也就是新证据体，然后按照置信度获得具体评价结果。