高含硫氣田腐蝕特征及腐蝕控制技術(shù)

焦慧娟 王海濤(中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川 達(dá)州 635000)

高含硫氣田腐蝕特征及腐蝕控制技術(shù)

焦慧娟 王海濤(中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川 達(dá)州 635000)

目前，我國(guó)的硫氣藏在開發(fā)過程中面臨著一個(gè)比較嚴(yán)重的問題，那就是腐蝕問題，為什么會(huì)存在腐蝕問題呢？這是由于硫氣藏中不僅存在有大量氣田水，其還伴有高含量的H2S與CO2?；诖?，為從根本上解決這個(gè)疑難問題，此文將從氣田開發(fā)在材料選擇與評(píng)價(jià)、腐蝕檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)以及緩蝕劑防腐技術(shù)等幾方面上對(duì)高含硫氣田的腐蝕特點(diǎn)進(jìn)行研討與分析。最后提出解決方案，以腐蝕控制技術(shù)的集成與優(yōu)化作為切入點(diǎn)，將腐蝕控制設(shè)計(jì)以及腐蝕監(jiān)測(cè)體系運(yùn)用于高含硫氣田開發(fā)設(shè)計(jì)中去，對(duì)其實(shí)施數(shù)字化管理，對(duì)緩蝕劑效果進(jìn)行跟蹤以及評(píng)價(jià)，從而達(dá)到抑制腐蝕產(chǎn)生以及蔓延的最終目的。

高含硫氣田腐蝕；腐蝕控制緩蝕劑；腐蝕監(jiān)測(cè)

1 淺析高含硫氣田腐蝕的主要特征

H2S與CO2是導(dǎo)致高含硫氣田的腐蝕的兩大主要因素，如今科研人員對(duì)這兩大因素的具體性質(zhì)已了如指掌。H2S是一種具有腐蝕性、易燃易爆等特點(diǎn)的化學(xué)原料，其常使各類抗腐蝕材料的氫以及硫化物應(yīng)力開裂，比如耐腐蝕合金該類材料。而CO2由于會(huì)與其他化合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致整個(gè)體系的酸化持續(xù)增強(qiáng)，致使腐蝕進(jìn)一步惡化。由于H2S與CO2造成的腐蝕作用超級(jí)強(qiáng)，就算是使用最耐腐蝕的鎳基合金也不起不了多大作用，依然還是會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的局部腐蝕現(xiàn)象，從而導(dǎo)致局部環(huán)境持續(xù)惡化。尤其是在耦合作用下使得H2S、CO2、硫元素以及CL-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)更一步使得腐蝕問題越復(fù)雜。有研究者表示：在特定情況下，CL-、硫元素的含量是H2S與CO2共存時(shí)，影響其發(fā)生腐蝕的主要原因。比如當(dāng)發(fā)現(xiàn)腐蝕速率突然快速上升時(shí)，說明在氣田的產(chǎn)出水中CL-含量已發(fā)生變化，其含量已從無到有，上升至3%；若發(fā)現(xiàn)腐蝕速率上漲幅度發(fā)生波動(dòng)，出現(xiàn)下降現(xiàn)象，表明水中CL-含量再次發(fā)生變化，其已從原來的3%上升至6%。由此可知，若能對(duì)水中CL-和硫元素的含量進(jìn)行控制，那么對(duì)于研究腐蝕控制技術(shù)的進(jìn)一步探索是非常重要的。

2 高含硫氣田腐蝕控制技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)程

2.1 腐蝕控制技術(shù)的材料選擇

目前，在對(duì)抗腐蝕材料的選擇上，是有多種多樣的材料可進(jìn)行選擇的，如在井下通常使用到的抗腐蝕材料往往是低碳鋼、低碳Cr鋼、低合金鋼、13Cr不銹鋼以及雙相不銹鋼等這幾種油套管管材，但若是在極其惡劣的腐蝕環(huán)境中，這些上述的油套管管材是堅(jiān)持不了多長(zhǎng)時(shí)間的，因此在選擇抗腐蝕材料時(shí)，要根據(jù)腐蝕環(huán)境的惡劣程度來決定。比如H2S含量極高的腐蝕環(huán)境下，可以選用類似825、C276、G3鎳含量較高的耐蝕合金的油套管材質(zhì)。再比如低碳鋼、低合金鋼也是高含硫天然氣地面集輸系統(tǒng)管線材質(zhì)常采用的抗腐蝕材料，若腐蝕環(huán)境比較惡化，耐蝕金屬又是其另一選擇，雖然耐蝕金屬的抗腐蝕效果很好，但耐蝕合金制作成本費(fèi)用太高，不適用于需要大量耐蝕合金投入的工程去。如今，最暢銷的抗腐蝕油套管管材不是耐蝕合金，而是雙金屬?gòu)?fù)合管，這是因?yàn)槠鋬r(jià)格比耐蝕合金管要便宜很多。

2.2 探索與研究緩蝕劑防腐技術(shù)

如今，隨著社會(huì)科技不斷改革與創(chuàng)新，緩蝕劑防腐技術(shù)研究不斷進(jìn)步，從而誕生了各式各樣的油氣田腐蝕防護(hù)工藝技術(shù)，比如采用耐蝕材料、防腐蝕涂層、加注緩蝕劑以及陰極保護(hù)等。而在眾多的腐蝕控制方法當(dāng)中，碳鋼＋緩蝕劑是最受歡迎，同時(shí)也是被大范圍推廣使用的腐蝕控制方法，這是由于相比其他同類的腐蝕控制方法，該方法具有投入資金相對(duì)較少、抗腐蝕效果相對(duì)較高的優(yōu)勢(shì)。而在針對(duì)高含硫氣田控制腐蝕方面，則需要進(jìn)行開發(fā)能夠適應(yīng)井下抗硫油防腐套管以及地面氣液混輸?shù)木徫g劑。

2.3 分析腐蝕監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)

高含硫氣田通常選取電感探針、線性極化探針、電化學(xué)噪聲、電阻探針以及電化學(xué)噪聲等多種技術(shù)對(duì)腐蝕進(jìn)行監(jiān)控操作。每一個(gè)腐蝕監(jiān)控技術(shù)均存在有一定的差異性，比如各種腐蝕監(jiān)控技術(shù)之間也是存在著不同的工作原理。最近幾年來，新型的現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)越來越受到大眾的關(guān)注，其以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受到人們的喜愛，比如氫探針、柔性超聲波以及全周向腐蝕監(jiān)測(cè)等這種新技術(shù)。

2.4 建立腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)，并使其進(jìn)一步完善

為使腐蝕控制技術(shù)能夠進(jìn)一步完善，就必須得制訂措施比較全面的綜合型防腐方案，其中就包含有這幾種措施，比如防腐蝕材料的選擇、使用緩蝕劑防腐、腐蝕具體情況的監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、加強(qiáng)陰極保護(hù)等。相比我國(guó)的管道防腐綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，在20世紀(jì)90年代，國(guó)際上管道防腐綜合評(píng)價(jià)技術(shù)早已全面完善，其技術(shù)水平已遙遙領(lǐng)先，比如美國(guó)的NACE與NBS建立密切的合作關(guān)系，他們共同創(chuàng)建了Corrosion Data Program，同時(shí)德國(guó)的Dechema也在同一時(shí)間建立了和他們相似的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)。而最近幾年，中國(guó)石油西南油氣田公司也是剛剛對(duì)龍崗氣田的腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)字化管理。腐蝕數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)一共有裝置運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、模擬分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、工程建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)三個(gè)組成結(jié)構(gòu)，而工程建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)在這其中的作用是明確的腐蝕回路，并將工程建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理以及錄入，同時(shí)也為腐蝕失效的分析研究提供重要的條件數(shù)據(jù)；裝置運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行的工作則是負(fù)責(zé)收集裝置以及管道在運(yùn)行工作過程中所監(jiān)測(cè)到的工藝參數(shù)、腐蝕狀況等。

3 結(jié)語(yǔ)

高含硫氣田腐蝕控制技術(shù)是一項(xiàng)綜合性比較強(qiáng)的系統(tǒng)管理工程，其不單單是要從抗腐蝕材料的選擇、緩蝕劑研發(fā)以及具體應(yīng)用進(jìn)行著手，還要以腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體集成情況與優(yōu)化情況為出發(fā)點(diǎn)，制定成一個(gè)高度嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)合理的高含硫氣田開發(fā)的全方位防腐方案，再通過進(jìn)行數(shù)字化腐蝕數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)腐蝕控制技術(shù)設(shè)計(jì)的完整性以及管理的完整性。全面引入腐蝕控制設(shè)計(jì)和腐蝕監(jiān)測(cè)體系，全面跟蹤與探尋、評(píng)價(jià)緩蝕劑效果，為管道全面綜合管理提供了重要技術(shù)依據(jù)，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

[1]唐永帆,劉志德,殷名學(xué).H2S和CO2共存條件下的腐蝕行為及防治技術(shù)研究[R].成都:中國(guó)石油西南油氣田公司,2016.

[2]鮮寧,姜放,榮明.連續(xù)油管在酸性環(huán)境下的腐蝕與防護(hù)及其研究進(jìn)展[J].天然氣工業(yè),2014.