1 油田集输系统腐蚀问题概述
油田集输系统是一项相对庞大的工程, 一般被划分为单井集输管道和集输干道, 是实现石油输送的主要通道, 相关组成如计量阀组、计配站、集输站、中心处理站等。由此不难理解, 石油从地下举升到地面之后, 主要是依靠集输系统输送到目的地的, 而构成集输系统的是集输管线, 大多是金属材质, 很容易受到石油中的腐蚀性物质干扰影响。
结合大庆油田对集输系统腐蚀的原因分析, 腐蚀主要有两大类组成, 其一是全面腐蚀, 其二是局部腐蚀。
1.1 全面腐蚀
在某一区域内的管线由于受到腐蚀因素的干扰, 且腐蚀因素的影响是均匀分布的, 在腐蚀的层次、速度、着点等方面趋于同质化。例如, 石油中的硫化物含量过高, 在与凝结水混合后形成强酸, 在强酸物质的影响下的反应就属于全面腐蚀。全面腐蚀的特点是腐蚀点均匀, 一般不会造成太大的安全事故, 但对整个管线的使用寿命周期影响很大。只要准确把握金属材料的寿命周期规律, 就可以避免重大的生产事故。
1.2 局部腐蚀
局部腐蚀往往集中在一点或一个小型区域, 集输管线的其他部分并没有被破坏。如在管道的焊接点出现金属裸露的情况, 腐蚀因素接触后会加速这一点的腐蚀速度, 形成点状、块状的腐蚀, 由于不容易被发现, 所以有很大的危险性, 一旦达到一定级别就会被压力崩裂, 造成原油泄漏。
2 大庆油田集输系统的腐蚀机理与原因分析
从上世纪60年代开始至今, 大庆油田已经经历了半个多世纪发展, 作为我国最早、最大的油田之一, 在集输系统建设方面存在一定的劣势。尤其是在早期技术不发达的阶段, 集输系统从材质、安装、焊接、防护等方面都不够完善, 经过长时间的运转之后发生腐蚀问题是必然现象。全面分析大庆油田集输系统的腐蚀机理和原因, 对防护工作大有裨益。
2.1 腐蚀机理分析
集输系统的管线由于采用的是金属材质, 在于电解质接触之后就会发生电化学反应, 金属表面的电位存在高低差异, 其中电位高的部分为阳极, 电位低的部分为阴极, 在电化学反应中阳极会向阴极移动, 造成电子流失;随着电子不断地进入电解质, 电解质中的一些阳离子就会与金属反应生成腐蚀产物 (铁锈) 。
原油是一种复杂的混合物, 除了烃类、沥青、石蜡等还有各种腐蚀性成分, 在水分的影响下构成电解液, 这是金属管线发生腐蚀的机理。
2.2 腐蚀原因分析
大庆油田集输系统除了运转时间较长之外, 期间大部分管线经过了两、三次替换, 新旧管线之间的腐蚀诱发因素更加复杂, 主要原因有以下几种。
第一, 防护层脱落。集输管线的内部、外部都会进行腐蚀防护措施, 经过现场挖掘检查发现, 不少管线的内部防腐层已经脱落或被沥青等物质溶解, 腐蚀沿着防腐层裂缝开始形成;尤其在接口、焊口等位置更加严重。而外部的腐蚀以全面腐蚀问题为主, 个别位置由于碰撞、磨损等裸露出金属部分, 产生的腐蚀相对严重。
第二, 管壁腐蚀。集输系统的作用是输送原有, 而在原有中的腐蚀成分十分复杂, 包括腐蚀性细菌、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等, 还有各种杂质, 这些都是内部腐蚀的因素;而外部腐蚀尤其是在地下深埋的部分, 受到土壤水、二氧化碳、细菌影响较大。
第三, 材质问题。大庆油田早期的集输系统材质质量不高, 金属中杂质较多, 即便做好了防腐措施, 在高温、高压的情况下会从内部出现腐蚀问题。
除此之外, 还有一些自然因素、人为因素的影响, 都会造成腐蚀问题的加剧。如泥石流冲击、人为破坏等。
3 大庆油田集输系统的腐蚀问题防护措施
在油田的开发过程中, 各类管线要么暴露在自然环境中, 要么长期掩埋在地下, 腐蚀问题几乎是无时无刻不再进行, 很难预测腐蚀的程度和引发的事故程度。特别是由于腐蚀引发的穿孔现象会缩短设备的使用寿命, 造成资源的浪费, 鉴于此, 只有尽量降低管线的腐蚀程度, 才能更好地确保油田的正常运转。
第一, 严格审核集输系统所采用的管材质量, 并进行新型防腐层保护技术, 对于需要掩埋的部分采用干燥细沙处理, 减少对防腐层的伤害。
第二, 严格控制接口、焊口等衔接部位的密封性工作, 减少局部腐蚀出现的机率。
第三, 严格遵守集输系统运维制度, 加强管理保护力度。
第四, 严格执行设备替换标准, 精确计算设备的使用周期, 避免腐蚀穿孔带来的大型事故。
4 结语
石油是现代社会经济发展的重要资源, 也是一个涉及多种知识体系的技术密集产业。石油从勘探、开采、集输到原油分离处理等, 几乎每一步都需要应对腐蚀预防的问题, 设备腐蚀不仅会造成社会经济、生产安全、环境污染等障碍性问题, 同时也会危害人身安全, 是当前制约石油产业发展的主要原因;结合大庆油田的实例, 积极在同行业中开展集输系统防腐蚀措施十分必要。
摘要：大庆油田是我国上世纪60年代勘探开发的世界级特大砂岩类油田, 经过长期的开发后原油产量逐渐降低, 油井采出液中的含水量大幅度升高, 不仅增加了石油的开采难度, 也造成了集输管道系统的腐蚀问题, 一些区域的管线、阀门等因腐蚀而破损、崩裂, 造成极大的经济损失, 也造成了一定的环境负面影响。针对这一情况, 本文重点针对大庆油田集输管道系统的腐蚀问题进行研究, 提出具有针对性的建议和解决策略。
关键词：大庆油田,集输系统,腐蚀预防,防护研究
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