新疆呼图壁储气库埋地管道防腐对策研究

2019-05-16王明锋张海明陈月娥刘进博

石油管材与仪器 2019年2期

张哲，王明锋，林敏，张海明，陈月娥，刘进博

(中国石油新疆油田公司新疆克拉玛依 834000)

0 引言

在天然气的开发生产中，地下储气库发挥着季节调峰，应急储备的功能[1]。新疆呼图壁储气库为带边底水的贫凝析气藏，工作气量45.1亿立方米，运行压力为18～34 MPa。气库的工作方式为夏注冬采，气源为西气东输二线来气。由于西二线来气中二氧化碳含量1.89%，采气期生产中伴随有凝析油和地层水，且注采气井位于林地、耕地中，所以较高的运行温度、压力，CO2，产出水中的Cl-，土壤中的盐、氧、酸、湿度，都会造成埋地金属管线的腐蚀[2-3]。

金属腐蚀造成集输管线爆破，天然气处理装置失效，加剧设备结构损坏等，破坏气库平稳供气，影响下游用户的生产和生活。腐蚀不仅给国家和企业造成巨大的直接、间接经济损失，对周边地区造成环境污染，形成资源浪费，严重时也威胁着气库员工的人生安全。所以开展储气库注采气管线腐蚀防范研究具有重要意义[4]。

基于储气库实际运行工况，通过对腐蚀机理的研究，对气库工作环境进行腐蚀因素评价、分析工况条件下埋地金属管线腐蚀的影响程度，制定相对应的防腐措施和技术手段，并定期对埋地管线进行检测，及时修复破损点，保障气库安全平稳运行。

1 腐蚀因素分析

呼图壁气田天然气具有二低一高和不含硫的特点。天然气相对密度较低，为0.592 1～0.607 6，平均0.599 9；非烃含量较低，二氧化碳含量为0.398%～0.728%，平均0.482%；甲烷含量高，为90.09%～93.24%，平均92.14%。西二线来气气质组分甲烷含量92.55%，相对密度0.607 0，二氧化碳含量1.89%。故在注采气阶段CO2含量范围在0.482%～1.89%。另外集输管线内存在游离水，对储气库第四采气周期产出水进行水质分析化验结果见表1，CO2是非含硫气田主要的腐蚀介质。一般来说，干燥的CO2对管材是不发生腐蚀的，当有游离水环境存在时，CO2溶于水产生酸性环境，易发生电化学腐蚀。

表1 水组分分析结果

高的管线运行压力会增加CO2分压，进而会会加剧管材的腐蚀，根据CO2分压大小判断集输管线是否产生腐蚀[5]，见表2;根据二氧化碳含量百分比，计算CO2分压结果见表3，单井管线在注采气期CO2分压范围为0.086 8～0.529 MPa，产生腐蚀为中等或严重腐蚀；注气干线压力等级高，CO2分压范围为0.096 4～0.567 MPa，同样也产生中等至严重腐蚀；采气干线CO2分压范围为0.038 6～0.208，压力等级较低产生腐蚀为中等腐蚀。

表2 CO2分压腐蚀等级表

表3 CO2分压实际计算结果

综合来看，在注、采气过程中管道内含有一定量的游离水，同时较高的注、采气压力使得管线内的CO2分压较高。易造成管线内腐蚀。储气库埋地金属管线受CO2分压影响产生的腐蚀等级至少为中等腐蚀。

当然，呼图壁储气库地面为农田、耕地，夏季气温在15～38℃之间，年均降水量200 mm，储气库管线还存在一定土壤腐蚀[6]。

2 防腐措施

2.1 内防腐措施

目前，国内外油气集输管道内防腐措施主要包括：添加缓蚀剂、涂料、电镀、复合管防腐等，表4为四种内防腐技术对比[7-8]。

表4 内防腐技术对比

相比于其他三种内防腐措施，采用双金属复合管具有一次投入，减少操作；避免缓蚀剂、涂料与地层油气水不配伍；使用寿命长、耐高强度腐蚀等特性。不锈钢具有较高的耐蚀能力，特别是对硫酸、硝酸和有机酸的耐蚀性。同时不锈钢中含有的Mo能减少氯化物的坑蚀。所以呼图壁储气库单井注采管道和采气干线选用L415QB+316L双金属复合管作为管线内防腐措施。