高含硫气田设备腐蚀监控管理

高含硫气田设备腐蚀监控管理

谈 彬

中国石油化工股份有限公司中原油田普光分公司采气厂 四川达州 636155

摘要：目前，我国的硫气藏在开发过程中面临着一个比较严重的问题，那就是腐蚀问题。由于硫气藏中不仅存在有大量气田水，其还伴有高含量的H2S与CO2。基于此，为从根本上解决这个疑难问题，此文将从气田设备开发在材料选择与评价、腐蚀检测与监测技术以及缓蚀剂防腐技术等几方面上对高含硫气田的腐蚀特点进行研讨与分析。最后提出解决方案，以腐蚀控制技术的集成与优化作为切入点，将腐蚀控制设计以及腐蚀监测体系运用于高含硫气田开发设计中去，对其实施数字化管理，对缓蚀剂效果进行跟踪以及评价，从而达到抑制腐蚀产生以及蔓延的最终目的。

关键词：高含硫气田腐蚀；腐蚀控制缓蚀剂；腐蚀监测

前言

油气田中大量的H2S、CO2、Cl-等多种腐蚀成分，不仅导致管线腐蚀破坏，而且使腐蚀的复杂性也远高于其他油气田的运输。任何单向因素的作用或单向指标控制，都不能全面、准确地反映出高含硫气体环境的腐蚀危险性，但作为综合分析的因子却具有重要价值。因此，全面系统地研究高含硫气体环境的腐蚀行为机理，寻找主要影响因素，总结酸性气体介质环境的腐蚀规律，进行前期的腐蚀趋势预测，对于指导现场腐蚀防护方案的设计、选材、施工，确定有代表性的腐蚀监测点、泄漏点，寻找应力腐蚀开裂敏感部位，实施有效的缓蚀剂保护和准确的失效分析等，都具有重要的实际意义和理论指导意义。

一、浅析高含硫气田腐蚀的主要特征

H2S与CO2是导致高含硫气田的腐蚀的两大主要因素，如今科研人员对这两大因素的具体性质已了如指掌。H2S是一种具有腐蚀性、易燃易爆等特点的化学原料，其常使各类抗腐蚀材料的氢以及硫化物应力开裂，比如耐腐蚀合金该类材料。而CO2由于会与其他化合物进行化学反应，从而导致整个体系的酸化持续增强，致使腐蚀进一步恶化。由于H2S与CO2造成的腐蚀作用超级强，就算是使用最耐腐蚀的镍基合金也不起不了多大作用，依然还是会出现严重的局部腐蚀现象，从而导致局部环境持续恶化。尤其是在耦合作用下使得H2S、CO2、硫元素以及CL-发生化学反应，会更一步使得腐蚀问题越复杂。有研究者表示：在特定情况下，CL-、硫元素的含量是H2S与CO2共存时，影响其发生腐蚀的主要原因。比如当发现腐蚀速率突然快速上升时，说明在气田的产出水中CL-含量已发生变化，其含量已从无到有，上升至3%；若发现腐蚀速率上涨幅度发生波动，出现下降现象，表明水中CL-含量再次发生变化，其已从原来的3%上升至6%。由此可知，若能对水中CL-和硫元素的含量进行控制，那么对于研究腐蚀控制技术的进一步探索是非常重要的。

二、高含硫气田腐蚀控制技术的发展与进程

1、腐蚀控制技术的材料选择

目前，在对抗腐蚀材料的选择上，是有多种多样的材料可进行选择的，如在井下通常使用到的抗腐蚀材料往往是低碳钢、低碳Cr钢、低合金钢、13Cr不锈钢以及双相不锈钢等这几种油套管管材，但若是在极其恶劣的腐蚀环境中，这些上述的油套管管材是坚持不了多长时间的，因此在选择抗腐蚀材料时，要根据腐蚀环境的恶劣程度来决定。比如H2S含量极高的腐蚀环境下，可以选用类似825、C276、G3镍含量较高的耐蚀合金的油套管材质。再比如低碳钢、低合金钢也是高含硫天然气地面集输系统管线材质常采用的抗腐蚀材料，若腐蚀环境比较恶化，耐蚀金属又是其另一选择，虽然耐蚀金属的抗腐蚀效果很好，但耐蚀合金制作成本费用太高，不适用于需要大量耐蚀合金投入的工程去。如今，最畅销的抗腐蚀油套管管材不是耐蚀合金，而是双金属复合管，这是因为其价格比耐蚀合金管要便宜很多。

2、探索与研究缓蚀剂防腐技术

如今，随着社会科技不断改革与创新，缓蚀剂防腐技术研究不断进步，从而诞生了各式各样的油气田腐蚀防护工艺技术，比如采用耐蚀材料、防腐蚀涂层、加注缓蚀剂以及阴极保护等。而在众多的腐蚀控制方法当中，碳钢＋缓蚀剂是最受欢迎，同时也是被大范围推广使用的腐蚀控制方法，这是由于相比其他同类的腐蚀控制方法，该方法具有投入资金相对较少、抗腐蚀效果相对较高的优势。而在针对高含硫气田控制腐蚀方面，则需要进行开发能够适应井下抗硫油防腐套管以及地面气液混输的缓蚀剂。

3、分析腐蚀监测与检测技术

高含硫气田通常选取电感探针、线性极化探针、电化学噪声、电阻探针以及电化学噪声等多种技术对腐蚀进行监控操作。每一个腐蚀监控技术均存在有一定的差异性，比如各种腐蚀监控技术之间也是存在着不同的工作原理。最近几年来，新型的现场腐蚀监测技术越来越受到大众的关注，其以独特的优势受到人们的喜爱，比如氢探针、柔性超声波以及全周向腐蚀监测等这种新技术。

4、建立腐蚀数据库，并使其进一步完善

为使腐蚀控制技术能够进一步完善，就必须得制订措施比较全面的综合型防腐方案，其中就包含有这几种措施，比如防腐蚀材料的选择、使用缓蚀剂防腐、腐蚀具体情况的监测与检测、加强阴极保护等。相比我国的管道防腐综合评价技术，在20世纪90年代，国际上管道防腐综合评价技术早已全面完善，其技术水平已遥遥领先，比如美国的NACE与NBS建立密切的合作关系，他们共同创建了CorrosionDataProgram，同时德国的Dechema也在同一时间建立了和他们相似的腐蚀数据库。而最近几年，中国石油西南油气田公司也是刚刚对龙岗气田的腐蚀监测数据进行了数字化管理。腐蚀数据管理系统一共有装置运行基础数据库、模拟分析基础数据库、工程建设基础数据库三个组成结构，而工程建设基础数据库在这其中的作用是明确的腐蚀回路，并将工程建设基础数据进行收集、整理以及录入，同时也为腐蚀失效的分析研究提供重要的条件数据；装置运行基础数据库进行的工作则是负责收集装置以及管道在运行工作过程中所监测到的工艺参数、腐蚀状况等。

三、国内高含硫气田腐蚀控制技术应用实例

国内高含硫气田开发典型实例有中国石油化工集团公司普光气田和中国石油天然气集团公司龙岗气田。普光气田的开发模式采用的是与国外深度合作，材料选择及评价、防腐方案制订、缓蚀剂的选择均以国外产品为主，其井下油管选用了进口镍基合金油管，后期少数井采用了宝山钢铁股份有限公司的国产镍基合金油管，井口到一级节流的管线采用了825镍基合金，焊接材料为625镍基合金，站内其他管线和集输管线采用L360MC和L360QCS，地面集输管线部分采用了德国某公司制造的X52/825液压双金属复合管，采用的缓蚀剂是国外的CI-1204和CI-565。而龙岗高含硫气田的开发则走了自主开发的道路，其井下部分油管采用进口G3镍基合金，在确保安全的基础上大胆使用了BG95SS、BG110SS等国内油管材质，大大节省了费用，地面建设工程则在优化集输工艺的基础上采用了L360NCS、L360QCS、L245NCS等国产碳钢材质，配合国产专利缓蚀剂CT2-19和CT2-19B缓蚀剂内防腐工艺，取得了良好的防腐效果，保障了气田的安全、平稳、经济运行。

结语

高含硫气田腐蚀控制是一项系统工程，需要从材料选择与评价、缓蚀剂研发与应用、腐蚀监测与检测技术的集成与优化入手，形成高含硫气田整体防腐方案，建立数字化腐蚀数据管理系统和数据库，从而实现腐蚀控制的整体设计和完整性管理。

参考文献：

[1]唐永帆,刘志德,殷名学.H2S和CO2共存条件下的腐蚀行为及防治技术研究[R].成都:中国石油西南油气田公司,2016.

[2]鲜宁,姜放,荣明.连续油管在酸性环境下的腐蚀与防护及其研究进展[J].天然气工业,2014.

[3]袁曦，王月．清管器预膜防腐技术在竹渠线上的应用试验［J］．成都：中国石油西南油气田公司，2010．

[4]唐永帆，胡永碧．龙岗试采区地面集输工艺与防腐技术优化评价［R］．成都：中国石油西南油气田公司，2010