靖边气田在役管线腐蚀行为及防护分析

2018-05-14雷富海蔡会林路秋铭许凯李卫兵姜军

科技风 2018年10期

雷富海　蔡会林　路秋铭　许凯　李卫兵　姜军

摘要：天然气作为一种清洁能源可以应用于诸多领域，近年来的需求量也逐渐增加，对于天然气的开采需求也不断的加大。天然气从地层开采出来，需要通过各类设备的处理，才能输送到下游进行应用。在处理和集输过程，天然气对于管线及设备的腐蚀行为不容忽视，通过分析采气厂天然气对相关管线设备的腐蚀情况，优选出效果较好的缓蚀剂，对腐蚀防护方面有着重要的指导作用。

关键词：输气管道；腐蚀性；腐蚀防护；缓蚀剂

中图分类号：TQ016文献识别码：A

随着气田开发的深入，对气田储运集输提出了更高的要求，管线设备因腐蚀损坏造成的穿孔、破裂产生的泄漏事故时有发生，因此，对设备和管线的安全生产受到了极大的重视[1]。如何准确良好的分析在役管线的安全运行，并依据此提出合理的防护和修复措施，制定完善的管理制度，保障气田的安全生产，成为了目前油气田生产企业的重点工作内容。

长庆油田第一采气厂位于陕西靖边县，1997年9月投入开发，目前已建成了大量的集气站，其中配气站、加热炉、分离器、脱水撬、净化厂、集输管线、采气管线等众多，形成了大量的管线系统。近年来发现不论是在役管线还是各类处理设备，都会由于所采出的天然气内含有的CO2和H2S等酸性腐蚀气体而产生一定的腐蚀情况。另外部分气井带水生产，产出的地层水具有较高的矿化度，部分井出砂等，对管线内壁会产生一定程度的影响[2]。就目前的采集系统运行结果表明，在役设备管线存在一定程度的腐蚀现象，为保障生产安全，每年都会按照公司制度对腐蚀情况进行分析和控制，并依托各类专业单位对采集系统进行检测和维护。

1 集气站设备腐蚀行为分析

集气站主要工艺过程为将各单井产出的天然气进行汇集，然后进行初次的处理，包括加热、脱水、净化等，设备和管线交汇密集。

金属材料的腐蚀行为一般分为全面腐蚀和局部腐蚀，同时金属在腐蚀过程中会产生钝化现象，即由于化学反应作用，在金属表明形成一层钝化后的薄膜，此薄膜形成一种新的形态，能使得金属表面与腐蚀流体分隔开，起到了阻碍腐蚀扩大的作用。另外，在金属表明由于吸附作用，出现一层气态薄膜，也能阻止腐蚀的进一步发生。

考虑到实际腐蚀过程的复杂性，在分析过程假设为理想条件，即腐蚀的产生具有均匀性和忽略特殊腐蚀发生的偶然性。因此，可以将腐蚀的发生描述为三个阶段，为发生腐蚀阶段、产生腐蚀钝化阶段和钝化积累到一定程度的阶段。

同时经过分析研究表明：

（1）弯管的腐蚀速率要大于直管，主要原因可能为流体对弯管具有更前发冲刷和磨损作用，使得弯管较支管更容易产生腐蚀。

（2）理想条件下，直管和弯管在1～2年内腐蚀规律呈现线性相关规律，在2～6年时出现差异，最终在8年左右腐蚀情况趋于一致。

2 净化厂腐蚀行为分析

天然气在供给下游用户时，需要进行净化处理，净化厂就起着这个重要角色，其中脱硫塔和再生塔为两个重要的设备工艺，设备之间的管线较为密集，因此两个设备及附属管线腐蚀情况不容忽视。

2.1 脱硫塔腐蚀行为

天然气在供给下游用户时，需要进行净化处理，净化厂就起着这个角色，其中脱硫塔和再生塔为两个重要的设备工艺，设备之间的管线较为密集上图。通过以往的统计分析表明，一净化脫硫塔腐蚀情况较为轻微，二净、三净各塔腐蚀较为严重，其中腐蚀最严重的部位都出现在塔底，造成这类共性的原因可能为塔底流体所含腐蚀流体浓度较高[3]。

2.2 再生塔腐蚀行为

再生塔作为一种填料塔，用于对吸收了大量酸气的MDEA溶液进行再生处理，进而返回系统重新使用。因此，在整个系统运行过程，再生塔会产生不同程度的腐蚀情况。

通过对以往的腐蚀情况分析表明，整体腐蚀情况为中等，其中相对而言三净再生塔腐蚀情况较为严重，腐蚀严重部位以塔底和塔顶分布较多。腐蚀原因分析认为主要由H2S和CO2等酸性气体影响，酸不溶物含量较高。

3 缓蚀剂应用分析

采气厂设备及管线材质多为N80钢，因此，在缓蚀剂的分析应用上，以N80钢材为介质展开讨论。

3.1 缓蚀剂类型

按照缓蚀剂化学组分，将缓蚀剂区分为：有机缓蚀剂，例如苯并三唑等；聚合物缓蚀剂，例如膦酰基羧酸共聚物等；无极缓蚀剂，硅酸盐等。

3.2 缓蚀剂效果分析

优选有机胺咪唑琳类缓蚀剂进行实验分析表明：

（1）缓蚀效果随着缓蚀剂添加的浓度增大而更好，反应出缓蚀剂对N80钢材起到了一定的作用。同时在缓蚀剂浓度添加至4%时，延缓腐蚀效果的增幅情况减弱。

（2）根据吸附等温方程计算可得，吸附模型具有良好的线性关系，因此，优选的有机缓蚀剂在N80钢材表明形成单分子层。

（3）缓蚀剂在N80钢材表面的吸附过程符合等温吸附方程，为物理吸附放热过程。