中国科技纵横 中国科技纵横杂志社官方网站
热点文章
当前位置:首页 > 能源科技

管道腐蚀防护体系的建设与应用探讨

2024-06-11 09:26:00    来源:能源科技

许东德

(大庆油田第七采油厂监督管理中心,黑龙江大庆  163000

 要管道作为油田重要地面设施,管道腐蚀问题已成为油田地面管理中的重要难题,为有效应对日益严峻的安全环保形势和日趋紧缩的成本控制形势,逐步完善管道腐蚀防护体系已成为必然需求。本文结合油田管道腐蚀形势,分析管道完整性管理存在问题,制定治理措施,构建“评价+预防+治理”的油田管道腐蚀防护体系和运行模式,逐步提升管道完整性管理水平。

关键词质量管理;完整性管理;腐蚀防护

中图分类号:TE8;TE988 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2024)02-0008-03

0引言

管道作为油田重要的输送方式,管道腐蚀问题长期困扰油田生产,由于油田管道敷设方式多数为埋地敷设,会受到输送介质、土壤、地下水以及杂散电流的影响,加速管体腐蚀,甚至穿孔泄漏,存在安全环保隐患,增加管道更换投资和维修维护成本,造成经济损失和资源浪费[1]

1管道失效成因分析

管道腐蚀是压力管道中最为常见的缺陷类型之一,是由于管道内外介质的腐蚀性,以及环境因素如潮湿、酸碱等的影响,导致管道壁厚度逐渐减小,甚至形成孔洞。油田较为常见的腐蚀成因包括垢下腐蚀、细菌腐蚀、外力破坏、土壤腐蚀等[2]

垢下腐蚀:垢下腐蚀主要是形成了相对封闭的环境,在此环境下阳极腐蚀反应为金属腐蚀Fe=Fe2++2e。阴极腐蚀反应主要是氧的还原,氧的质量浓度越大,在水、垢两相中质量浓度差就越大,则阴阳两极的电位差也越大,Fe越易与氧反应产生腐蚀。垢层越厚,越易在垢下产生腐蚀,并向纵深发展直至穿孔。

细菌腐蚀:在缺氧、中性PH值条件下,SRB的存在促进阴极和阳极表面去极化作用,使反应加快,腐蚀加剧。SRB参与阴极氢去极化,产生的S2-进一步形成腐蚀产物FeSFe(OH)2,沉积于金属管壁,呈现锈垢状,而锈垢作为金属的阴极可加速腐蚀作用。而且,锈垢的存在为SRB提供了良好的嫌气状态,SRB的生长繁殖又产生更多的FeSFe(OH)2产物,由此恶性循环导致锈垢底部迅速产生破坏性点蚀[3]

土壤腐蚀性:根据《钢质管道外腐蚀控制规范》,参照“国家材料环境腐蚀试验站网材料土壤腐蚀试验规程”,选取碳钢平均腐蚀速率和孔蚀速度两项指标确定土壤腐蚀性等级,见表1

1 按碳钢腐蚀程度评价土壤腐蚀性

腐蚀性等级

极弱

较弱

平均腐蚀率(g/dm2.a)

<1

13

35

57

>7

孔蚀速度(mm/a)

<0.1

0.10.3

0.30.5

0.50.9

>0.9

 

根据土壤电阻率测试结果评价土壤腐蚀性[4]:为了同碳钢腐蚀程度五级评定方法保持一致,确定按土壤电阻率评价土壤腐蚀性标准见表2

2 按土壤电阻率评价土壤腐蚀性

腐蚀性等级

严重

较严重

较轻

轻微

五级

四级

三级

二级

一级

土壤电阻率(Ω.m)

<10

1020

2050

50100

>100

 

2完善评价体系

为准确制订管道防腐举措,分析评价管道运行环境、失效情况、防腐措施效果等参数,为管道防腐管理提供技术依据。

2.1管道施工质量评价

强化建设期防腐管道预制和施工质量管理,开展防腐管道预制各工艺环节的质量监控,确保管道防腐预制管道产品满足设计要求,细化施工过程中质量检验,规范质量检验过程记录,逐步建立现场监督检查体系,关键施工点建立图形库备案、责任人备案;实施新建管道外防腐保温层检测,评价防腐保温层完好情况,形成检测和修复施工过程记录,确保检测出的外防腐层破损点均得到修复。

2.2建立影像资料体系

为确保管道经济、高效运行,以数据分析和管道检测为基础工作,构建管道检测、评价体系,逐步实现管道各施工流程、管理流程影像资料体系建立,有效督促施工方保证施工质量,并有效避免监督管理不到位导致的质量缺陷。

2.3针对在运管道开展管道评价

整理失效数据,分析管道失效率;实施管道检测,评价管道防腐保温层破损情况;结合管道检测结果和开挖验证结果,确定管道失效状态,并通过经济效益对比分析修复和管道更换效益。通过开展管道分类、高后果区识别、风险评价等评价工作,实现管道精细划分,有针对性地编制“一线一案”和“一区一案”,实现管道精准分类、精细管理和全面覆盖,为管道管理提供精准的数据保障。

3完善腐蚀预防体系

通过完善区域阴极保护、实施管道腐蚀监测、强化日常管理等举措,逐步完善腐蚀预防体系,提升管道防腐效果。

3.1完善区域阴极保护

阴极保护设备是管道腐蚀的有效防护措施,阴极保护是利用电化学方式进行腐蚀防护的技术,利用通电技术使金属表面各点电位都降低到某一电位值从而消除金属表面各点电位差,减缓腐蚀。阴极保护方式包括牺牲阳极阴极保护和强制电流阴极保护。强制电流阴极保护系统由恒电位仪、辅助阳极/阳极地床、参比电极、连接电缆、被保护体组成。

为有效发挥阴极保护作用,建议逐步完善区域性阴极保护。通过实施“联合站-中转站-计量间-单井”一体化管网区域性阴极保护模式,力争站外强土壤腐蚀地区管道全覆盖。同时,建议完善阴极保护设备运行评价体系,定期对全厂阴极保护设备运行参数、保护电位等参数进行检测分析,并制定针对性的维修维护计划;结合各类改造项目,更换失效的牺牲阳极,并逐步安装绝缘接头等配件;加强在运设备的运行管理,落实责任人。

3.2管道腐蚀监测

应用内腐蚀监测装置,实时监测管道腐蚀参数,并将监测参数,反馈至阴极保护系统,动态调整阴极保护参数,最终实现最佳的防腐保护状态[5]

3.3建立管道失效预警机制

针对管道失效治理难度大、监测难度大问题。建议进一步深化应用数字化油田已采集的运行参数,结合数字化油田建设模式,收集管道起点和终点的压力、流量等信息,结合各类管道运行特点,制定不同算法,经过计算,筛选可能存在泄漏的管道,并发送预警信息,提示管理人员巡检,缩短管道泄漏探查时间,减少泄漏量。

3.4完善日常防护体系

一是完善“人防”体系,对管道实施网格化管理,按照管道分类和风险评价结果,加密重点区块巡检,按照Ⅰ类管道每日至少巡检1次、Ⅱ类管道每周至少巡检1次、Ⅲ类管道每10天至少巡检1次、高后果区和高风险的管段每日巡检宜不低于一次的巡检标准进行全方位巡检工作,并结合各区域特点,制定巡检方案,建立巡检记录。二是完善“物防”体系。安装标志桩,补充完善作业区重点管道、重点区域管道标志桩,并建立标志桩管理台账,将标志桩检查纳入巡检管理范围,定期对标志桩数量、位置进行核验,确保标志桩指示有效、完整。三是完善“技防”管理。探索视频监控技术。在人员密集量大、环境影响大的区域,设置视频监控点,一旦有人非法入侵,通过网络高清摄像机的智能分析功能实现自动报警,区域监视中心监控终端上弹出画面,操作人员可远程麦克风喊话警示告知[6]

4完善腐蚀治理体系

通过细化管道更换条件论证、实施管道经济修复、构建管道经济治理示范区,实施分级治理、经济治理,有效消除管道失效存量。

4.1细化管道更换论证

结合管道更换投资形势,细化管道更换论证,按照“双高管道>运行年限>失效率”的优先级顺序,积极推进腐蚀老化管道、安全隐患管道等重点管道治理工作,消除局部隐患。

管道整体更换标准:近5年平均失效率超过4/公里·年,失效位置均匀分布,且运行时间较长的管道,可以进行整体更新。管道更新与油田开发相结合,合理确定更新计划。管道更新与系统优化简化相结合,与经济合理地减少高后果区管道数量相结合,优化工艺和路由。

管道局部更换标准:近5年管道平均失效率超过3/公里·年,失效位置相对集中的可以进行管道局部更新。

4.2实施管道经济修复

结合管道运行情况,对站间管道、集返输气管道、双高管道等管道外防腐保温层进行检测修复。

管道检测技术:单井管道的外防腐检测采用皮尔逊法+交流电流衰减法(皮尔逊法定位破损点,PCM评估防腐层整体质量)。无阴极保护或牺牲阳极保护的站间及以上管道的外防腐检测采用ACVG+PCMACVG定位破损点,PCM评估防腐层整体质量。有阴极保护站间及以上管道宜采用DCVG+PCMDCVG破损点定位和评价,PCM评估防腐层整体质量)[7]

防腐保温层修复技术:经过多年的实践探索,形成了适合管道修复的技术方案。

4.3构建管道经济治理示范区

从完善管道评价体系、实施管道经济治理两方面着手。实施安全隐患治理工程,重点治理高后果区管道,加大管道经济更换、管道检测修复、管体修复等措施力度,进一步强化管道措施管理,实施管道经济更换和经济治理,降低管道失效率,延长管道全生命周期。

5结语

面对油田生产任务日益艰巨、开发成本日益紧缩等新形势,提升管道完整性管理水平将成为油田成本管控的重要举措,细化管道治理举措,完善管理体系,节省管道更换投资,降低管道失效造成的原油损失和安全环保隐患,为油田高质量稳产、高效益发展做出新的更大贡献。

 

参考文献

[1] 刘忠宇.葡萄花油田埋地金属管道腐蚀防护及管理[J].石油石化节能.2015,5(7):51-52

[2] 李建松.油田压力管道缺陷分析及处理措施[J].油气田地面工程.2023,42(10):48-53

[3] 张奎鹏,李硕.油田埋地管道腐蚀机理及防治对策研究[J].油气田地面工程.2022,41(12):62-68.

[4] 冯海泉.注入及油集输管道腐蚀失效原因分析及应对措施[J].石油石化节能,2022,12(9):75-78.

[5] 刘冰.低土壤电阻率区域油田埋地管道完整性专项研究[J].油气田地面工程,2022,41(12):69-73.

[6] 钱勇.油气输送管道高后果区远程视频监控预警技术方案[J].长江信息通信,2022,35(1):152-154.

[7] 刘旭文.油田埋地管道检测技术应用研究.全面腐蚀控制[J].2023,37(10):38-41.

 

收稿日期:2023-11-20

作者简介:许东德(1988),男,黑龙江大庆人,助理工程师研究方向:地面工程土地管理。

 

 

Discussion on Construction and Application of Pipeline Corrosion Protection System

XU Dongde

(Daqing Oilfield Seventh Oil Production Plant Supervision and Management Center, Daqing  Heilongjiang  163000)

Abstract:Pipeline is an important surface facility in the oilfield, and pipeline corrosion has become an important problem in the oilfield surface management. In order to effectively deal with the increasingly severe safety and environmental protection situation and the increasingly tight cost control situation, it has become an inevitable demand to gradually improve the pipeline corrosion protection system. In this paper, problems existing in pipeline integrity management are analyzed based on the corrosion situation of oil field pipelines, treatment measures are formulated, and an oil field pipeline corrosion protection system and operation mode of "Evaluation + Prevention + Treatment" is constructed to gradually improve the level of pipeline integrity management.

Key words:quality management;integrity management;corrosion protection

电话:010-59796075 信箱:chinakjzh2009@163.com

Copyright © 2008 All Rights Reserved

版权归中国科技纵横所有

《中国科技纵横》杂志社 京ICP备18024177号-1 ICP备