塔河油田集输管线刺漏形势分析与认识

杜明慧 谷海亮 王莎

摘要：塔河油田采出液具有“五高一低”的特征，随着油田注水、注气等各类工艺的开展，油田采出液性质变化较大，具有较强的结垢性和腐蚀性[1]，集输管线腐蚀情况严峻。近年来通过管线治理等一系列手段，管线刺漏现象得到了有效遏制，但仍存在部分潜在风险。本文通过对近年来塔河油田集输管线的刺漏原因及形势分析，总结在目前治理手段下存在的刺漏风险及问题对策，为塔河油田日后地面防腐工作提出相关思路和方法。

关键词：腐蚀刺漏;原因分析;地面防腐;指导原则

1 集输管线刺漏形势认识

近年来，塔河油田通过投用非金属管线、内穿插治理等手段，地面防腐工作克服了生产系统老化、腐蚀工况复杂等困难，集输系统腐蚀刺漏得到有效遏制。但从统计数据来看，腐蚀刺漏形势仍未根本扭转。以塔河某采油厂为例，其整体腐蚀刺漏数量下降率高达35.57%，但站间管线及非金属管线刺漏频发，上升率15.81%。整體腐蚀刺漏中由于腐蚀因素引起的刺漏占比52.63%，非腐蚀因素刺漏占比47.37%。刺漏总数很大一部分由非腐蚀因素引起，控制非腐蚀因素，降低该部分的管线刺漏，是今后控制集输管线刺漏的首要任务。

2 刺漏原因分析

2.1 非腐蚀因素分析

2.1.1 玻璃钢管材失效

塔河油田前期建造的注水干线多采用低压玻璃钢材质，以减缓油田水对管线造成的腐蚀。但随着近年来管材失效现象严重，部分管线累计刺漏次数高达30余次（表1-1）。刺漏的主要类型为管材本体失效（裂缝），其次为接头处法兰渗漏、外力施工破坏等。

分析管线失效可能的原因为：

1）长期高温运行，加速材质老化。联合站外输油田水温度约65℃，玻璃钢管线耐温性较差，当长期在该温度下运行其理化性能与材料强度明显下降;

2）油田水矿化度高，加速材质老化。油田水矿化度在20万左右，对玻璃钢产生较强渗透和溶胀作用，降低玻璃钢的强度[2]，加速管线老化，缩短使用寿命;

3）注水泵震动强烈产生共振损伤。玻璃钢管线抗震抗压性差，引起材质本体损坏;

4）下游需水量波动，对法兰接头等薄弱节点冲击力较强，冲击压力易造成法兰和接头处刺漏.

2.1.2 钢骨架连续复合管失效

塔河油田部分集输管线采用钢骨架连续复合管，其采用低碳钢丝缠绕并焊接成管状钢网骨架作为增强体，镶嵌在由管材级聚乙烯成型的管壁中间形成的复合增强结构，具有耐温、耐压、耐腐蚀的特性，被主要应用于注水干线上[3]。但随着投用年限增加，管线刺漏均呈现明显应力开裂特征，且刺漏点集中，管线平均投用年限5年。

分析管线失效可能的原因为：

1）钢骨架复合管通常采用热熔焊方式进行连接，热熔套内的金属加热丝成为失效源头。同时，钢骨架复合管端头焊接后裸露的增强钢丝也成为腐蚀薄弱点[4]，发生连接失效引发刺漏;

2）钢骨架复合管柔性高、刚度低，可能存在弯曲变形现象，长期经过介质冲刷造成局部压力高，产生爆管现象;

3）管线输送介质腐蚀性较大，且管线外部环境干燥，可能存在材质老化现象。

2.1.3 其它因素

塔河油田集输管线多穿越棉田、水渠、胡杨林等环境敏感区域，由于队伍施工挖断、农民挖水渠挖断、春耕机械碾压造成的管线刺漏数量逐年上升，同时也存在内穿插管线因损伤外层钢管，承压降低导致内穿管爆管的现象。

2.2 腐蚀因素分析

2.2.1 站间管线刺漏分析

以塔河某采油厂为例，近一年发生站间管线刺漏约20次，刺漏集中区域其管线基本采用无溶剂环氧涂层作为内防材料，刺漏形态为裂缝及孔洞。

分析管线刺漏的原因为：

1）刺漏管段内可能存在涂层起泡、脱落现象（重要原因）

外输介质中CO2及H2S含量较高，介质含水，在一定的温度和压力下，水和CO2会渗透过涂层，进入到管线基体表面[5]。CO2溶于水形成碳酸，降低pH值， 使管线发生腐蚀，反应中放出氢气，使涂层起泡、脱落;

2）管线外输介质含水波动较大，含水波动造成沉积与积液，存在冲刷腐蚀;

3）管线首次刺漏后涂层受损，附着力逐渐降低，使该处涂层和基体分离，防腐效果变差。

2.2.2 单井管线刺漏分析

单井管线输送介质受单井特殊工况影响，介质性质发生变化，主要表现为溶解氧含量、介质含水等的变化[5]。以塔河某采油厂为例，存在特殊工况的单井管线刺漏占比高达81.82%。

分析主要原因在于注水、注气等特殊工况可能带入部分溶解氧造成氧腐蚀，同时此类井生产后期经常高含水，pH偏低，介质腐蚀性较大。

其次，部分单井管线刺漏部位均位于管线下方，刺漏处绿豆大小，典型点腐蚀特征。分析管线内残存积液（油水混合物），缓慢腐蚀管线导致刺漏。

2.2.3 管线投用年限影响

对管线投用年限进行统计，发现管线投用年限在4～8年之间的管线易发生刺漏，站间管线表现尤为明显。

分析主要原因在于管线输送介质腐蚀性强（产出油田水平均矿化度20万，平均pH值6.2，溶解氧含量在0.1mg/L左右波动），易形成酸性/含氧腐蚀环境，使金属管线腐蚀变薄，穿孔刺漏。

3 结论及认识

通过对集输管线刺漏形势分析及原因探索，取得了以下结论及认识：

1、刺漏形势方面：集输管线的刺漏形势已由腐蚀因素刺漏逐步向非腐蚀因素刺漏转变;

2、腐蚀因素方面：①非腐蚀因素中主要考虑非金属管材失效严重现象，应该加大对非金属管材试用性的研究，制定详细的分类原则;②腐蚀因素控制最重要的部分在于控制源头介质，降低其含氧量，该因素可人为干预，实现可控;

3、其它方面：现场管理导致的刺漏存在一定占比，该因素可通过严肃管理等一系列手段消除。

参考文献：

[1] 赵震，黄雪峰，刘强.塔河油田地面集输处理系统腐蚀穿孔原因[J].腐蚀与防护. 2013，34（5）：442-445.

[2] 韩阳，张江江，羊东明.塔河油田非金属管材应用与认识[J].中国高新技术企业.2013（14）：43-44.