雷建鋒

(中國(guó)石化河南油田分公司采油二廠，河南唐河 473400)

0.引言

在石油天然氣集輸管線的開發(fā)和應(yīng)用中，因材料等諸多原因，往往會(huì)發(fā)生管道的銹蝕，而銹蝕將會(huì)造成管道的主要特性退化，從而影響管道的使用壽命。在腐蝕程度較重的條件下，還會(huì)產(chǎn)生開裂、滲漏等現(xiàn)象，給油田和周圍的環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此，很有必要對(duì)油氣田集輸管道的防腐技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究[1]。

1.油田集輸管線腐蝕因素及現(xiàn)狀分析

1.1 集輸管線腐蝕因素

(1)管道材料的抗蝕性較差。集輸管道的材料對(duì)管道的腐蝕狀況影響較大?，F(xiàn)在許多油田的基本管道材料都不符合標(biāo)準(zhǔn)，有些管道還沒有得到迅速的淘汰，管道自身的質(zhì)量也有很大的問題，從而極易發(fā)生腐蝕；特別是在管道較薄的部位，更是如此。另外，在油田進(jìn)行管道替換時(shí)，新老管道極易發(fā)生金屬物的縮松和膨脹，從而極易引起管道產(chǎn)生微小裂縫；這使得管道的腐蝕更加嚴(yán)重。

(2)管道的防腐涂層有剝落現(xiàn)象。在進(jìn)行石油和天然氣的輸送過程中，一般都會(huì)對(duì)管道進(jìn)行定期的檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)解決。一旦防腐涂層脫落，就會(huì)造成金屬管道自身的損壞，從而產(chǎn)生了金屬管道的防腐蝕涂料被損壞的現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使金屬管道的腐蝕涂料喪失其防腐蝕功能[2]。

1.2 管線腐蝕現(xiàn)狀

在油田的生產(chǎn)和開發(fā)過程中，集輸管路的腐蝕是很普遍的現(xiàn)象，而當(dāng)集輸管路發(fā)生腐蝕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的影響，所以，在油田的日常生產(chǎn)開采和油氣的運(yùn)輸過程中，一定要注意集輸管路的腐蝕問題[3]。當(dāng)集輸管路發(fā)生腐蝕時(shí)，將會(huì)對(duì)油田的生產(chǎn)作業(yè)裝備產(chǎn)生極大的沖擊，從而使得生產(chǎn)裝備的使用壽命縮短，性能下降，當(dāng)腐蝕程度較大時(shí)，還會(huì)引起人身傷害，從而對(duì)整個(gè)油田的生產(chǎn)工作產(chǎn)生極大的影響。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的石油工業(yè)在集輸管道的防腐技術(shù)上做了很多的工作，并且在管道的防腐技術(shù)和緩釋劑的加入技術(shù)上已經(jīng)獲得了一些結(jié)果，能夠有效地控制油氣田集輸管道的腐蝕，這對(duì)提高集輸油管道的生產(chǎn)效益具有重要意義。

1.3 主要問題

第一，就是裝備的侵蝕。石油集中輸送的操作過程比較復(fù)雜，所使用的機(jī)器和裝置種類繁多，石油產(chǎn)品主要是碳?xì)浠衔?，這些化合物對(duì)裝備的腐蝕作用很大，這些都是對(duì)各種設(shè)備和設(shè)備的安全性造成危害的因素。在長(zhǎng)距離輸送中，管線的內(nèi)壁受到不斷的侵蝕，經(jīng)過一段時(shí)期的侵蝕，對(duì)裝置的侵蝕會(huì)比較顯著。受侵蝕的石油天然氣管線由于受到外部壓力和氣體的撞擊而產(chǎn)生變形，嚴(yán)重的還會(huì)產(chǎn)生穿洞，引起石油泄露，增加了石油生產(chǎn)中的安全事故概率[4]。

第二個(gè)原因是天災(zāi)。石油集輸管線跨越遙遠(yuǎn)的距離，且大多鋪設(shè)于自然環(huán)境之中，因此，在極端氣候下，石油集輸管線會(huì)受到嚴(yán)寒、高溫和大風(fēng)等極端氣候的影響。特別是在一些特定的地質(zhì)條件下，由于天災(zāi)的發(fā)生，可能會(huì)嚴(yán)重影響到石油集輸站的正常運(yùn)行，從而引發(fā)安全問題。如“地震”，當(dāng)石油集輸管線設(shè)施在地震的輻射區(qū)時(shí)，將會(huì)受到很大的沖擊；如果情況再惡化，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)石油集輸管網(wǎng)的癱瘓。

第三，是人類的原因。石油集輸工程施工過程中，存在許多人類活動(dòng)引起的事故。一方面，由于我國(guó)的油氣資源具有很高的市場(chǎng)價(jià)值，加之遠(yuǎn)距離輸送管線的存在，使得一些不法分子可以利用管線鉆探來獲得原油，然后再出售，賺取不菲的利潤(rùn)。另外，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)石油天然氣集中輸送過程中，由于作業(yè)人員的疏忽，導(dǎo)致了超過五分之一的安全事故。由于石油集輸工作的特殊性，對(duì)工作人員的工作質(zhì)量要求很高，在一些地方，石油集輸?shù)募夹g(shù)比較落后，難免會(huì)發(fā)生一些指揮和操作上的錯(cuò)誤。

第四種是靜電力的摩擦。由于原油和天然氣的成分比較復(fù)雜，在長(zhǎng)距離集中輸送時(shí)，由于原油的不同成分以及原油與管道的內(nèi)壁存在著一定的摩擦力。有些石油和天然氣集輸工程的管線沒有做好接地的準(zhǔn)備，一旦里面的靜電荷積累到了一定的數(shù)量，就會(huì)形成電火花，從而引起石油的爆炸[5]。

2.油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理

2.1 pH 值

因?yàn)榧敼艽蠖嗖捎昧私饘俨馁|(zhì)，所以 pH 值是引起管子腐蝕的第一個(gè)原因：pH 值太高的時(shí)候，整個(gè)管子的內(nèi)部都會(huì)變成一個(gè)酸性的環(huán)境，這個(gè)時(shí)候，金屬就會(huì)和酸性的東西起作用，從而造成管子的腐蝕。如果 pH值太低，則整個(gè)管線都變成堿性，金屬與強(qiáng)堿發(fā)生作用，會(huì)造成管線的腐蝕；且這些產(chǎn)物大部分都是不溶解在油水中的，所以它們也會(huì)造成注水管道的阻塞，對(duì)注水管道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成了很大的影響，還會(huì)妨礙到石油開采的進(jìn)程。

2.2 水中溶氧量

在輸水管線的運(yùn)轉(zhuǎn)中，一定含量的氧會(huì)隨著水流的流動(dòng)而溶于水，當(dāng)水流中的氧含量超過一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致管線的腐蝕。其侵蝕速率比一般侵蝕速率快2-4 倍。這個(gè)時(shí)候，如果水中的氯化鈉含量低于10%，將會(huì)讓電化學(xué)侵蝕的速度更快，從而大大降低了注水管道的使用壽命。

2.3 溫度與壓力

在大部分化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)速度與溫度呈線性相關(guān)，這一規(guī)律也適用于高壓輸水管的腐蝕。其根本原因在于，高溫作為侵蝕的驅(qū)動(dòng)力，使侵蝕的活化能下降，侵蝕所需的時(shí)間大大減少。此外，在某種程度上，壓力也會(huì)對(duì)管線的腐蝕產(chǎn)生影響，當(dāng)壓力達(dá)到某一程度時(shí)，就會(huì)加快侵蝕反應(yīng)的速度，從而產(chǎn)生一系列的物質(zhì)，導(dǎo)致管線無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 礦化度指標(biāo)

從石油和天然氣集輸管道進(jìn)出水系統(tǒng)采集水樣品，測(cè)定水中各種元素的濃度，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，配置出同樣的測(cè)試水，并維持一定的溫度和壓力，來觀測(cè)金屬吊片在測(cè)試水中的腐蝕反應(yīng)速度。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以看出，出水系統(tǒng)的鹽化度指數(shù)要比進(jìn)水系統(tǒng)的鹽化度指數(shù)要高，而且鹽化度指數(shù)與腐蝕速率之間存在著一種正相關(guān)的線性關(guān)系。

3.集輸管線防腐技術(shù)

3.1 防腐涂層技術(shù)

在當(dāng)前的石油市場(chǎng)上，防腐涂料技術(shù)是一種使用最多的方法，它在實(shí)際的使用中，不但可以發(fā)揮出良好的防腐效果，而且它的穩(wěn)定性、絕緣性和陰極絕緣性都很好，可以對(duì)集輸管線產(chǎn)生很好的保護(hù)效果。在采用防腐涂料技術(shù)時(shí)，先在金屬管線的外壁上涂覆一層防腐涂料，這樣可以很好地將金屬管線與水分和氣體隔絕開來，有效地抑制了金屬管線的腐蝕。其次，對(duì)于管道的維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)的工作人員要嚴(yán)格遵守規(guī)范，維護(hù)完畢后要采用細(xì)沙進(jìn)行高效的回填；從而為管道的腐蝕鍍層提供了有效的防護(hù)。并且，油田的有關(guān)工作人員要經(jīng)常對(duì)管路的界面部位進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)了集輸管路中出現(xiàn)界面不合理的情況，就要立即采取措施加以解決，從而可以有效地延長(zhǎng)集輸管路的壽命。最終，在集輸管道的防腐施工結(jié)束之后，在進(jìn)行管道的填埋時(shí)，一定要嚴(yán)格遵守有關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，避免管道在填埋時(shí)出現(xiàn)混亂的情況[6]。

3.2 緩釋劑防腐技術(shù)

在集輸管線上，將緩釋劑加入到管道中，可以有效地減少管道中的液體對(duì)管道的侵蝕。該方法不但具有良好的防腐蝕效果，同時(shí)在使用時(shí)也無需其它儀器的幫助。在將緩釋劑加入到輸送介質(zhì)中之后，它可以對(duì)金屬管路和閥門等設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)，從而大大減少了集輸管路以及油氣運(yùn)輸設(shè)備發(fā)生腐蝕的概率，大大提高了其使用壽命。該方法還具有操作簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 加強(qiáng)對(duì)集輸管線施工監(jiān)管

為了更好地提高油氣田集輸管道的防腐蝕性能，應(yīng)提高油氣田集輸管道的防腐蝕性能，要充分確保施工材料和有關(guān)的施工技術(shù)與集輸管線施工的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相一致。在集輸管道的防腐施工結(jié)束之后，一定要對(duì)金屬管道的防腐層進(jìn)行嚴(yán)密的檢測(cè)，看看防腐層的表面有沒有裂縫、破裂等情況，如果在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題，一定要立即進(jìn)行處理。因此，在防腐蝕工程建設(shè)中，要注意與防腐蝕建材廠家的聯(lián)系，并對(duì)其進(jìn)行深入的研究。同時(shí)，在集輸管線的運(yùn)輸和具體的施工中，都要嚴(yán)格遵守有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，以確保入場(chǎng)的管線材料的質(zhì)量。另外，在油氣田集中輸水管道的使用中，應(yīng)加大對(duì)管道的監(jiān)控力度，對(duì)有老化情況的管道進(jìn)行及時(shí)替換；要嚴(yán)格禁止集輸管路超過使用年限，只有如此，才能完全保障整體一體化系統(tǒng)的安全性，為油田的生產(chǎn)、開發(fā)和油氣運(yùn)輸?shù)於藞?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 改進(jìn)油氣輸送泵

石油天然氣等輸油管線在服役過程中發(fā)生了腐蝕，將對(duì)整個(gè)集輸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至不能正常工作，大大減少了公司的經(jīng)濟(jì)效益。因此，要解決此問題，就需要在原有的石油和天然氣輸送泵基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。在石油管道系統(tǒng)中，石油管道泵站的作用不可忽略。為了保證集輸管網(wǎng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定，相關(guān)單位應(yīng)對(duì)石油和天然氣的輸入量進(jìn)行改變?？梢圆捎眯滦偷妮斶\(yùn)泵，與常規(guī)的石油和天然氣輸運(yùn)泵相比，能量消耗會(huì)更少，并且在正常的開采過程中，不會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象。這樣的改良與優(yōu)化，將會(huì)在很大程度上，將會(huì)改善現(xiàn)有的集輸體系的缺陷，提升整體的產(chǎn)量與效率[7]。

4.結(jié)語

綜上所述，作為石油和天然氣輸送的重要工具，集輸管線的品質(zhì)直接關(guān)系到石油和天然氣的正常輸送。為了減少管道的銹蝕，提高管道的服役年限，對(duì)管道的耐久性提出了更高的要求。因此在油氣管道防腐基礎(chǔ)上，在保證生產(chǎn)安全的前提下，運(yùn)用相應(yīng)技術(shù)，提高石油和天然氣安全輸送可能性。