海上油气田油气管道腐蚀挂片监测技术

钟鸿鹏 谢伟浩 崔书姮 陈金定 王东超

1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 广东 湛江 524057

2. 广东省海上高温高压油气藏勘探开发企业重点实验室 广东 湛江 524057

海上油气田油气集输管线的介质一般都含有高矿化度的油田水、硫化氢和二氧化碳，这些介质所带来的腐蚀问题将会产生威胁海上油气田的安全生产的隐患，因此海上油气集输管线的防腐一直都是油田防腐的重点。其中采用管道内悬挂腐蚀挂片的方法不仅能够监测到适时腐蚀情况，而且可以获得腐蚀类型及机理等重要信息。为海底管道内腐蚀的机理、腐蚀产物的构成、微生物繁殖状况提供了更加直观的依据[1]。

1 海管腐蚀挂片监测技术

目前海上油气田油气管道绝大部分安装可在线拆装腐蚀挂片，不同的挂片类型有不同的悬挂方式[2]，可在不影响油气田正常生产活动的情况下，对检测管段进行腐蚀挂片的拆装作业。通过腐蚀挂片监测技术对挂片进行理化分析，研究材质腐蚀机理，根据腐蚀挂片的监测结果制定相应的防护措施。

2 腐蚀挂片监测主要评价方法

2.1 腐蚀挂片前处理及腐蚀速率分析

（1）首先将腐蚀挂片浸泡在溶剂油、石油醚、甲苯等溶剂中，除去挂片表面附着的油污，然后再用异丙醇或丙酮清洗，清洗后用冷风干燥腐蚀挂片。第二步进行腐蚀挂片外观描述（见图1），观察挂片表面是否有明显腐蚀和结垢物，并对有结垢物的部分进行显微镜下观察确定（见图2）。第三步将已清洗油污的腐蚀挂片浸泡在含有缓蚀剂的浓度为15%的盐酸溶液中，以便除去腐蚀挂片表面的腐蚀杂质。盐酸溶液与缓蚀剂的配比可参考JB/T7901—2001标准[3]。第四步将腐蚀挂片浸泡在碳酸氢钠溶液里中和腐蚀挂片表面附着的盐酸溶液，然后再用蒸馏水清洗。然后立即用异丙醇或丙酮清洗挂片，并用冷风吹干后拍照记录清洗后的图片（见图3），最后用滤纸包裹放入干燥器中，干燥30min后进行称量，称准至0.0001g。

图1 腐蚀挂片外观描述

图2 腐蚀挂片显微镜下观察

图3 清洗后挂片图片

腐蚀速率分析。中国海油石油行业根据企业标准Q/HS2064—2011《海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及效果评价要求》及美国腐蚀工程师协会（NACE）标准 RP0775，推荐常压静态腐蚀速率临界值为0.076 mm/a，内腐蚀平均速率超过该安全值的应引起重视，并且采取防范措施以避免内腐蚀进一步加剧。

以涠洲油田A输油海管悬挂的腐蚀挂片为例，该两片腐蚀挂片材质为碳钢，检测周期约为2个月，腐蚀速率分析结果见表2，坑深腐蚀速率分析结果见表3。根据美国腐蚀工程师协会（NACE）标准划分腐蚀状况等级，该监测点平均腐蚀等级属于中度腐蚀，局部状况等级属于重度局部腐蚀。

表2 腐蚀挂片数据

2.2 挂片腐蚀形态分析

采用扫描电镜分析仪，选择清洗后编号为SF798挂片在腐蚀较明显处放大不同倍数进行表面微观形貌特征分析。通过电镜扫描分辨样品表面腐蚀形貌[4]、微小裂缝等腐蚀形貌（见图4）。

图4 SF798挂片局部放大1000倍成像

从腐蚀挂片局部电镜图片可以看出，挂片腐蚀坑局部在放大后能明显观察到表面有多个点腐蚀，同时观察到表面明显的不平整，多处腐蚀裂纹。

2.3 挂片结垢物分析

海上油田输油管道的流体在吸附、化学反应和沉积的作用下容易在管道内壁结垢，管道的监测挂片表面有结垢物，也直接反映我们管道的结垢趋势，所以分析挂片表面的结垢成分也是有效控制管道结垢的监测方法。选择涠洲油田A输油海管同一监测点两片腐蚀挂片表面的结垢物进行分析。

2.3.1 挂片结垢物元素分析

采用电感耦合等离子体原子发射光谱分析方法对结垢物进行元素分析，分析结果见表4。

表4 元素分析数据

元素分析试验结果表明，结垢物中主要为含铁化合物，少量含钙化合物、含锰化合物和含钠化合物。

2.3.2 挂片结垢物扫描电镜能谱分析

采用扫描电镜能谱分析方法对结垢物进行组成分析，分析结果见图5。

图5 结垢物扫描电镜能谱分析谱图

从结垢物扫描电镜能谱分析谱图可以看出，挂片表明结垢物主要以铁、氧、碳、和锰原子组成。

3 结束语

利用腐蚀挂片监测技术在涠洲油田A海管的应用评价，结果表明：定期开展海管腐蚀挂片监测，能够较全面的掌握海管的腐蚀现状，以指导油气田的腐蚀防护工作。该腐蚀挂片监测评价方法已广泛应用在南海西部海域的涠洲油田、文昌油田和东方气田等海管腐蚀评价，通过腐蚀挂片的表面分析、平均腐蚀速率、坑腐蚀速率和腐蚀垢样分析等多手段监测，挖掘大量有效腐蚀信息，并结合油气田原油、油田水、天然气等介质物性，推断腐蚀的主要影响因素，为海管的腐蚀趋势预测、缓蚀剂选型[5]等防腐方法提供科学依据，高效地指导油气田腐蚀防护工作。