• / 6
  • 下载费用:1 下载币  

气田地面系统腐蚀防护技术研究

关 键 词:
气田 地面 系统 腐蚀 防护 技术研究
资源描述:
1 012 石油化工应用 31卷第2期 2012年2月 气田地面系统腐蚀防护技术研究 韩东兴 一,王喜娟 .一,陈军斌·,刘帮华z,罗晓妮z,黄雪萍 (1.西安石油大学,陕西西安710065;2.中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西榆林719000) 摘要:主要介绍通过建立起一套应用多种监测方式,在重点腐蚀因素区域监测气田天然气、气田水产生腐蚀的气田地 面腐蚀监测系统,实现对天然气腐蚀、水系统腐蚀以及其它腐蚀系统监测评价,并制定相关腐蚀防护措施和制度。藉此 研发出一种应用于气田天然气水套式加热炉的电磁阻垢一隔氧一在线腐蚀监测装置,及化学清洗剂和对应清洗工艺。合 成了一种应用于天然气管道高效、环保的磷钼钒杂多酸盐氧化脱硫剂,该试剂可将二次污 染,脱硫液易于用空气氧化再生,循环使用。 关键词:腐蚀监测系统;水套加热炉;监测装置;清洗剂;清洗工艺;脱硫剂 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1673—5285(2012)02—0083—06 f 0t ,, 1.Xi"i"10065,. 19000,a up to in by of by in of y by or of to be to is to of in to 2S be 稿日期:20112 石油化工应用2012年 第31卷 1 项目概况 1.1研究目的和意义 气田生产过程中,天然气管道及相关设备在长期 运行中不可避免的会出现均匀腐蚀、局部腐蚀和点蚀 等腐蚀现象,腐蚀缺陷的破裂是管道的主要失效形式。 因此了解管道、设备的腐蚀情况,掌握管道、设备的剩 余强度、剩余寿命、安全状况,采取有效措施,使管道设 备在所处工作条件下安全、平稳运行。本文对气田使用 的腐蚀监测技术应用进行了概述,初步完成了天然气 地面腐蚀监测系统的构建,掌握了天然气在整个集输、 处理过程中对管道、设备腐蚀情况,同时主要针对榆林 气田地面系统腐蚀防护技术的薄弱部分,脱硫药剂研 发及天然气加热炉的腐蚀防护技术进行了深入研究。 1.2研究的内容 (1)根据已构建的三大地面腐蚀监测系统深入开 展工作。选取20个监测点,初步完成天然气腐蚀监测 系统的构建,掌握天然气在整个集输、处理过程中对管 道、设备腐蚀情况。 (2)研究加热炉腐蚀、结垢原因及防治对策,开发 防治加热炉腐蚀、结垢化学试剂,研发加热炉专属性防 护、监测工具,评价试剂能效,确定周期及用量。 (3)研究清管物制合 适的减少出减少护措施。 1.3主要创新点 创新点1:建立起一套应用多种监测方式,重点区 域监测气田天然气、气田水产生腐蚀的气田地面腐蚀 监测系统。天然气管道在线腐蚀装置获专利技术。 创新点2:研发出一种天然气水套式加热炉电磁 阻垢一隔氧一在线腐蚀监测装置,及化学清洗剂和对应 清洗工艺。并申请专利技术。 创新点3:合成磷钼钒杂多酸盐氧化脱硫剂,该药 剂高效、环保,可将H 二次污 染,脱硫液易于用空气氧化再生,可循环使用。 2气田地面腐蚀监测系统简介 2.1天然气腐蚀监测系统简况 天然气井、集气站处于野外,点多分散,管径多变, 管材多样,矿化度含量,氯根含量较高,部分井区 H:形起伏,通过构建气田地面天然 气腐蚀监测体系,掌握气田地面设备及管线的腐蚀状 况,为设备及管线的安全运行提供指导性意见和建议。 该体系在矿化度、H S、量较高气区,采用在 线监测与定期检测相结合的方式,通过利用传统挂片 法、电阻法、电感阻抗法等腐蚀监测手段,多点布控,以 点带面,获取集输支、干线,地面设备气、水质腐蚀情 况,分析腐蚀因素及相关防护措施。由此掌握气田腐蚀 状况,采取相应防治措施。监测数据结果显示,天然气 腐蚀整体为轻微点蚀状态。 在构建天然气腐蚀监测系统的同时,按照根据《石油 天然气管道安全规程》l 86_96要求,结合气田生产实 际,对在役的天然气管道,选取运行时间长,生产任务重 二净至二配 一干线、南二干线进行7个项目力学性能分析实验,并且 对上述3条管道做出安全评价,结果显示3条干线运行 良好,可在现工况下继续安全运行2.2水系统腐蚀监测系统简况 在气田生产过程中,存在大量的水域环境,这些水 系统不可避免的对生产天然气的管线设备及其辅助设 施产生腐蚀。选取天然气处理厂精馏塔等点,并进行腐蚀形貌检测,超声波壁厚无损检测,水 质、垢样分析,传统挂片失重法进行腐蚀监测,构建处 理厂水系统腐蚀监测部分,掌握气田水系统腐蚀情况, 评价气田水系统各类杀菌剂、缓蚀阻垢剂的运行情 况。监测数据结果显示,水系统腐蚀整体为中、轻度蚀 状态,部分水体需要采取防护措施。 2.3其它腐蚀监测系统简况 将气田生产中腐蚀条件复杂管线设备,归结到其 它腐蚀系统,如天然气水套式加热炉。选取投产早,型 号全的集气站为试验站点,对加热炉进行腐蚀形貌检 测,壁厚检测,水质、垢样分析,挂片法进行腐蚀监测, 构建腐蚀监测点,掌握加热炉腐蚀情况,评价现行 2.4气田地面腐蚀监测系统的完善 地面腐蚀监测系统建立之后,一直不断完善,榆林 气田的硫化氢腐蚀监测与防治,杂多酸盐脱硫剂的研 发;加热炉的清洗、腐蚀防护综合治理,及天然气加热 炉腐蚀、结垢的化学试剂的研发,天然气加热炉专属性 防护、监测工具的应用,使得地面腐蚀监测系统更加完 善,监测防护面更为广泛,对气田平稳运行,安全生产 有深远意义。 3 天然气加热炉腐蚀防护技术的综合 应用 3.1 加热炉运行现状与腐蚀结垢调研 第2期 韩东兴等气田地面系统腐蚀防护技术研究 85 长庆加热炉所用自来水含有浓度不等的溶解钙盐 和镁盐,其中达45.1 ,上述各种物质会形成 水垢,导致金属腐蚀,影响管内外热量的传递。在加热 炉工作温度50水质的结垢倾向越来越严重,由 于加热炉水浓缩倍数较高,如果化学处理不当,会造成 结垢,继而引起垢下腐蚀甚至穿孔。 3.1.1 壁厚测试结果 以运行5年的加热炉检测结果 为例,炉膛内壁、换热盘管设计壁厚10 管弯头 设计壁厚12 +炉膛内壁 —一换热盘管 盘管弯头 1 2 3 4 5 6 7 8 g 1O 11 壁厚谢试点 图1壁厚测试结果图 结果显示炉膛均蚀速率0.105 mm/a;盘管均蚀速 率0.088 mm/a;弯头均蚀速率0.587 mm/a。 3.1.2点蚀蚀坑测试结果使用高精度电子游标卡尺 检测榆16站1 加热炉: 图2点蚀蚀坑腐蚀情况现场测量图 检测结果显示炉膛点蚀最深达3.36 蚀速率 为0.672 mm/a;盘管点蚀最深2.14 蚀速率为 0.428 mm/a。 3.1.3加热炉腐蚀防护措施要保证加热炉的正常运 行,必须采取必要的技术措施,目前,比较可行的方法 有四种:(1)运行过程中,连续投加集防腐、防垢两个功 能于一体的复合型药剂;(2)定期补充锅炉水,减小矿 化度浓缩倍率;(3)定期清洗加热炉,并对加热炉进行 除垢、隔氧技术处理;(4)对运行时间长、腐蚀、结垢情 况较重的加热炉实时监测,掌握其腐蚀情况。 3.2加热炉化学清洗剂的研发与应用 清洗剂主要构成是缓蚀剂、浓盐酸、柠檬酸、除垢 软化剂,按照一定比例复配。其中浓盐酸起渗透、除垢 作用,快速溶解铁锈、碳酸盐水垢以及微生物粘泥,配 合缓蚀剂的缓蚀作用,减少盐酸对炉膛内壁及换热盘 管腐蚀;柠檬酸迅速沉淀金属离子,形成金属螯合物, 防止杂物重新附着在炉膛内壁或换热盘管上,使污垢 分散悬浮。 首先将加热炉停运,放掉部分炉水,之后投加的缓 蚀剂,静置,投加清洗剂,浸泡循环,投加碳酸钠进行 中和,排放清洗液至污水处理箱,之后用清水冲洗炉膛 残余清洗液,排放清洗液至污水处理箱,并中和。最 后,用清水将炉膛清洗至洁净,排放清洗液,补充加热 炉水,煮炉除氧。 1一清洗试剂;2一循环泵;3一天然气换热盘管;56一加热盘管;7一天然气管线;8一污水处理箱 图3天然气加热炉工艺流程图 3热炉复合缓蚀阻垢剂按照:抑制金属腐蚀的缓 蚀效果好;化学稳定性强,水溶性好、毒性小;清洗作业 时,缓蚀效果不降低,用量少,价格低,易加工。 按榆9站l 、2 、3 加热炉进行 了现场挂片实验。实验表明试剂量为100 ,缓蚀效 果最好。测定结果列于表1中。 表1榆9站1#、2#、3#热炉腐蚀挂片试验结果 实验条件 1号试片组,.15,20d,7O℃,未加药剂 2号试片组,.45,20d,7O℃,药剂加量50 3号试片组,.98,20d,70℃,药剂加量100 3.4加热炉阻垢一隔氧一腐蚀监测装置的研发与应用 3.4.1 加热炉阻垢一隔氧一腐蚀监测装置研发原理加 热炉除垢一隔氧一腐蚀监测装置由三个单元组成:阻垢 单元(电子除垢仪),隔氧单元,天然气加热炉腐蚀监测 单元。该装置针对野外气候,为敞口式天然气加热炉提 第2期 韩东兴等气田地面系统腐蚀防护技术研究 87 表2榆16站加热炉对比试验数据统计表 致部分晶粒的脱落,在加热炉内壁、换热盘管留下较深 的蚀坑,使得加热炉部分区域壁厚严重减薄,是一种比 较严重的腐蚀现象,需要采取有效腐蚀防护措施。 3.4.2.3安全经济效益评价单台加热炉平均造价 19.5万元,均依照((5262—2000火筒式加热炉规 范》设计安全使用寿命为限后经技术监督局 检测合格可继续使用,但需加大检测频次,进行水压测 试,加强日常巡检力度。目前气田运行9~有7台,占总数的11%。加热炉腐蚀防护技术按照 延长使用寿命5年计算,每台加热炉仅需投入9万元, 既可降低生产风险,及时掌握加热炉腐蚀、结垢情况, 保障加热炉安全运行,减少因加热炉故障带来的经济 损失及安全隐患。 4气田新型脱硫药剂的研发 4.1 湿气输送管道中H:250℃以下,干燥的H 湿气 输送管道中常有水存在,硫化氢溶解于水并发生离解。 在硫化氢溶液中,含有H 、 一和H 们对 金属的腐蚀过程如下: 阳极反应:— 极反应:2H~+2e H, 一步与H 际上疏松的硫化铁 与钢铁接触形成了宏观电池,因而加速了电化学反应。 这种腐蚀往往呈现出很深的局部溃疡状腐蚀。 4.2气田湿法脱硫剂的研制 杂多酸种类很多,为了研究脱除硫化氢效率高的 催化剂,选用自制的几种组成不同的杂多酸进行筛选 实验。 在相同浓度下,H 9H ,因此选择。 4.2.1杂多酸氧化脱硫剂合成所用2H:O, 12H O,为分析纯试剂。在磁力搅 拌和偏钒酸铵水溶液中,加入磷酸二 氢钠溶液,滴加硫酸调节,再加入钼酸钠 溶液,滴加硫酸调节0,回流8 h,所得杂多 酸溶液呈橙黄色,冷却后即可用于通过正交实验分别考察杂多酸种类(A)、盐酸浓 度(B)、杂多酸浓度(C)等因素对硫化氢吸收的影响。 实验中盐酸用量均为5 H:多酸为 两级吸收,最后用乙酸锌溶液吸收残余H s,用碘量法 测得残余硫化氢的浓度。 (H o 641盐酸浓度l:1,杂多酸浓 度0.003 。其中,盐酸浓度占主效应。当杂多酸浓 度取0.003 时,241 收效果最好,吸收率最高达99.30%。 4.2.2杂多酸与甲醇的配伍性及其盐腐蚀性配制浓 度为0.005 的2v:062]·41管 取20 其中加入不同量的甲醇,在 60℃水浴中观察杂多酸与甲醇的配伍性,结果实验结 果似乎表明杂多酸与甲醇不互溶。考虑到杂多酸对管 线具有一定的腐蚀性,因此可采用离子交换法将其很 方便地制成杂多酸盐以降低对集输管线的腐蚀。 4.2.3 杂多酸脱硫剂实验结果总结 (1)磷钼钒杂多 酸脱除硫化氢的效率较高,大多数在90.00%以上,最 高为99.30%,这说明磷钼钒杂多酸是一种高效、环保 的催化剂;(2)研制的杂多酸盐脱硫剂可将H:为单质s,无二次污染,脱硫液易于用空气氧化再 生,可循环使用。 5结论与认识 (1)气田地面腐蚀监测系统,监测点选择恰当,布 局合理,且三种腐蚀监测手段相互配合,性能上互相弥 补,平衡经济与监测效果的差异。天然气腐蚀轻微,水 88 石油化工应用2012年 第31卷 系统、其他腐蚀防护系统为中、轻度腐蚀,需采取防护 措施。 (2)专利技术阻垢一隔氧一腐蚀监测装置、清洗试剂 及工艺,能有效控制加热炉内含氧量,泥沙等杂质,抑 制矿物质离子浓缩板结形成垢下腐蚀。监测加热炉腐 蚀情况,对现行缓蚀阻垢剂进行性能评价,优化其加注 周期。 (3)磷钼钒杂多酸盐氧化脱硫剂吸收效率高,通过 空气氧化使脱硫剂再生,循环使用。并且原料来源广, 成本低。 参考文献: [1]杨志刚,张宁生,等.天然气加热炉清洗与缓蚀阻垢技术研 究(I)清洗与钝化[J].天然气工业,2005:25(4):63—69. [2] 张宇.埋地管道防腐层缺陷快速检测系统的研究[D].天津 大学,2006. [3] 魏刚,熊蓉春.热水锅炉防腐阻垢技术[M].北京:4版社,2002:215"◆◆◆◆iI●I,.O-◆●◆◆i,,◆i b◆◆●◆◆◆◆●◆◆◆◆◆◆h I (上接第82页) (1)镁阳极特点是密度小、电位负、极化率低、单位 重量发生电量大,不足之处是电流效率低,一般只有 50%左右。镁阳极一般适用于电阻率高的土壤和电阻 率高于100 Q·果镁阳极用于电阻率 低的电解液中,应该在外电路中加设电阻器控制电流 的输出。一般油田高矿化度水的电阻率在·,因此镁阳极不适用于油气井中。 (2)锌阳极一般不用于密闭的容器内,因为锌阳极 的驱动电位随温度的升高而降低,并在温度高于54 情况下可能发生极性逆转,成为钢铁的阴极,反而加 大了钢铁的腐蚀。 (3)铝合金阳极通常用于电阻率低于100 Q·盐水中。应根据实际,从经济可靠的角度来选择合适 的铝合金阳极(纯铝不能作为阳极)。 通过分析,根据春光油田井下的介质环境,把铝合金 系列牺牲阳极作为进行牺牲阳极材质优选的基本材料。 3 结论 (1)油田产出水的~6.5,属弱酸性介 质,水型为。71 619 , 量较高(平均257 ),产出水普遍含有硫酸 盐还原菌(铁细菌、腐生菌。 (2)造成春光油田产出介质腐蚀的主要因素是高 矿化度介质下化学腐蚀、高氯离子 综合腐蚀的结果。 (3)蚀机理为溶于水生成碳酸引起电化学 腐蚀。高氯离子综合腐蚀机理为氯离子在不锈钢的钝 化膜上吸附后,由于氯离子半径小而穿过钝化膜,氯离 子进入后产生了强烈的感应离子导电。主要厌氧腐蚀,污水中阴极极化过 程大大加快,同时,程,使腐蚀加剧。 (4)选择缓蚀剂防腐及牺牲阳极的防腐技术,缓蚀 剂配置为以咪唑啉为主控制二氧化碳腐蚀,添加季铵 盐控制细菌腐蚀。把铝合金系列牺牲阳极作为进行牺 牲阳极材质优选的基本材料。 参考文献: [1]王玉春.绥靖油田腐蚀现状及腐蚀机理研究[J].榆林学院 学报,2009,19(2):62—64. [2]剥、明强,于景波,李山山,等.头台油田油水井结垢与腐蚀 机理[J].油气田地面工程,2008,27(1):47—48. [3]冯蓓,杨敏,李秉风,等.二氧化碳腐蚀机理及影响因素[J]. 辽宁化工,2010,39(9):976—979. [4] of of ].]. 999:24—35. [5]范兆廷,袁宗明,刘佳,等.H:管道腐蚀机理与防 护研究[J].油气田地面工程,2008,27(10):39—40. [6] 叶帆.].天然 气与石油.2010,28(2):34—36. [7]叶帆.凝析气田集输管道腐蚀原因分析[J].天然气与石 油,2010,28(1):10—13. [8]姜放,戴海黔,曹小燕,等.油套管在H 机理研究[J].石油天然气005,34(3):213—216. [9]周进松,童小兰,冯永宏.中原油田套管内腐蚀机理及腐蚀 控制技术[J].石油钻采工艺,2007,29(5):107—110. [10]胡洪宣,李明.埋地油气混输管道的腐蚀机理与防护研究 [J].石油天然气学报,2008,30(6):367—368.
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:气田地面系统腐蚀防护技术研究
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-65015.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开