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管道腐蝕防護(hù)體系的建設(shè)與應(yīng)用探討

2024-07-02 14:46:00    來源:能源科技

許東德

(大慶油田第七采油廠監(jiān)督管理中心,黑龍江大慶  163000

?要管道作為油田重要地面設(shè)施,管道腐蝕問題已成為油田地面管理中的重要難題,為有效應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的安全環(huán)保形勢(shì)和日趨緊縮的成本控制形勢(shì),逐步完善管道腐蝕防護(hù)體系已成為必然需求。本文結(jié)合油田管道腐蝕形勢(shì),分析管道完整性管理存在問題,制定治理措施,構(gòu)建“評(píng)價(jià)+預(yù)防+治理”的油田管道腐蝕防護(hù)體系和運(yùn)行模式,逐步提升管道完整性管理水平。

關(guān)鍵詞質(zhì)量管理;完整性管理;腐蝕防護(hù)

中圖分類號(hào):TE8;TE988 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2024)02-0008-03

0引言

管道作為油田重要的輸送方式,管道腐蝕問題長期困擾油田生產(chǎn),由于油田管道敷設(shè)方式多數(shù)為埋地敷設(shè),會(huì)受到輸送介質(zhì)、土壤、地下水以及雜散電流的影響,加速管體腐蝕,甚至穿孔泄漏,存在安全環(huán)保隱患,增加管道更換投資和維修維護(hù)成本,造成經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)[1]

1管道失效成因分析

管道腐蝕是壓力管道中最為常見的缺陷類型之一,是由于管道內(nèi)外介質(zhì)的腐蝕性,以及環(huán)境因素如潮濕、酸堿等的影響,導(dǎo)致管道壁厚度逐漸減小,甚至形成孔洞。油田較為常見的腐蝕成因包括垢下腐蝕、細(xì)菌腐蝕、外力破壞、土壤腐蝕等[2]

垢下腐蝕:垢下腐蝕主要是形成了相對(duì)封閉的環(huán)境,在此環(huán)境下陽極腐蝕反應(yīng)為金屬腐蝕Fe=Fe2++2e。陰極腐蝕反應(yīng)主要是氧的還原,氧的質(zhì)量濃度越大,在水、垢兩相中質(zhì)量濃度差就越大,則陰陽兩極的電位差也越大,Fe越易與氧反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕。垢層越厚,越易在垢下產(chǎn)生腐蝕,并向縱深發(fā)展直至穿孔。

細(xì)菌腐蝕:在缺氧、中性PH值條件下,SRB的存在促進(jìn)陰極和陽極表面去極化作用,使反應(yīng)加快,腐蝕加劇。SRB參與陰極氫去極化,產(chǎn)生的S2-進(jìn)一步形成腐蝕產(chǎn)物FeSFe(OH)2,沉積于金屬管壁,呈現(xiàn)銹垢狀,而銹垢作為金屬的陰極可加速腐蝕作用。而且,銹垢的存在為SRB提供了良好的嫌氣狀態(tài),SRB的生長繁殖又產(chǎn)生更多的FeSFe(OH)2產(chǎn)物,由此惡性循環(huán)導(dǎo)致銹垢底部迅速產(chǎn)生破壞性點(diǎn)蝕[3]

土壤腐蝕性:根據(jù)《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》,參照“國家材料環(huán)境腐蝕試驗(yàn)站網(wǎng)材料土壤腐蝕試驗(yàn)規(guī)程”,選取碳鋼平均腐蝕速率和孔蝕速度兩項(xiàng)指標(biāo)確定土壤腐蝕性等級(jí),見表1

1 按碳鋼腐蝕程度評(píng)價(jià)土壤腐蝕性

腐蝕性等級(jí)

極弱

較弱

強(qiáng)

平均腐蝕率(g/dm2.a)

<1

13

35

57

>7

孔蝕速度(mm/a)

<0.1

0.10.3

0.30.5

0.50.9

>0.9

 

根據(jù)土壤電阻率測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)土壤腐蝕性[4]:為了同碳鋼腐蝕程度五級(jí)評(píng)定方法保持一致,確定按土壤電阻率評(píng)價(jià)土壤腐蝕性標(biāo)準(zhǔn)見表2

2 按土壤電阻率評(píng)價(jià)土壤腐蝕性

腐蝕性等級(jí)

嚴(yán)重

較嚴(yán)重

較輕

輕微

五級(jí)

四級(jí)

三級(jí)

二級(jí)

一級(jí)

土壤電阻率(Ω.m)

<10

1020

2050

50100

>100

 

2完善評(píng)價(jià)體系

為準(zhǔn)確制訂管道防腐舉措,分析評(píng)價(jià)管道運(yùn)行環(huán)境、失效情況、防腐措施效果等參數(shù),為管道防腐管理提供技術(shù)依據(jù)。

2.1管道施工質(zhì)量評(píng)價(jià)

強(qiáng)化建設(shè)期防腐管道預(yù)制和施工質(zhì)量管理,開展防腐管道預(yù)制各工藝環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控,確保管道防腐預(yù)制管道產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)要求,細(xì)化施工過程中質(zhì)量檢驗(yàn),規(guī)范質(zhì)量檢驗(yàn)過程記錄,逐步建立現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查體系,關(guān)鍵施工點(diǎn)建立圖形庫備案、責(zé)任人備案;實(shí)施新建管道外防腐保溫層檢測(cè),評(píng)價(jià)防腐保溫層完好情況,形成檢測(cè)和修復(fù)施工過程記錄,確保檢測(cè)出的外防腐層破損點(diǎn)均得到修復(fù)。

2.2建立影像資料體系

為確保管道經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行,以數(shù)據(jù)分析和管道檢測(cè)為基礎(chǔ)工作,構(gòu)建管道檢測(cè)、評(píng)價(jià)體系,逐步實(shí)現(xiàn)管道各施工流程、管理流程影像資料體系建立,有效督促施工方保證施工質(zhì)量,并有效避免監(jiān)督管理不到位導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷。

2.3針對(duì)在運(yùn)管道開展管道評(píng)價(jià)

整理失效數(shù)據(jù),分析管道失效率;實(shí)施管道檢測(cè),評(píng)價(jià)管道防腐保溫層破損情況;結(jié)合管道檢測(cè)結(jié)果和開挖驗(yàn)證結(jié)果,確定管道失效狀態(tài),并通過經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析修復(fù)和管道更換效益。通過開展管道分類、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等評(píng)價(jià)工作,實(shí)現(xiàn)管道精細(xì)劃分,有針對(duì)性地編制“一線一案”和“一區(qū)一案”,實(shí)現(xiàn)管道精準(zhǔn)分類、精細(xì)管理和全面覆蓋,為管道管理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)保障。

3完善腐蝕預(yù)防體系

通過完善區(qū)域陰極保護(hù)、實(shí)施管道腐蝕監(jiān)測(cè)、強(qiáng)化日常管理等舉措,逐步完善腐蝕預(yù)防體系,提升管道防腐效果。

3.1完善區(qū)域陰極保護(hù)

陰極保護(hù)設(shè)備是管道腐蝕的有效防護(hù)措施,陰極保護(hù)是利用電化學(xué)方式進(jìn)行腐蝕防護(hù)的技術(shù),利用通電技術(shù)使金屬表面各點(diǎn)電位都降低到某一電位值從而消除金屬表面各點(diǎn)電位差,減緩腐蝕。陰極保護(hù)方式包括犧牲陽極陰極保護(hù)和強(qiáng)制電流陰極保護(hù)。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)由恒電位儀、輔助陽極/陽極地床、參比電極、連接電纜、被保護(hù)體組成。

為有效發(fā)揮陰極保護(hù)作用,建議逐步完善區(qū)域性陰極保護(hù)。通過實(shí)施“聯(lián)合站-中轉(zhuǎn)站-計(jì)量間-單井”一體化管網(wǎng)區(qū)域性陰極保護(hù)模式,力爭(zhēng)站外強(qiáng)土壤腐蝕地區(qū)管道全覆蓋。同時(shí),建議完善陰極保護(hù)設(shè)備運(yùn)行評(píng)價(jià)體系,定期對(duì)全廠陰極保護(hù)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、保護(hù)電位等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)分析,并制定針對(duì)性的維修維護(hù)計(jì)劃;結(jié)合各類改造項(xiàng)目,更換失效的犧牲陽極,并逐步安裝絕緣接頭等配件;加強(qiáng)在運(yùn)設(shè)備的運(yùn)行管理,落實(shí)責(zé)任人。

3.2管道腐蝕監(jiān)測(cè)

應(yīng)用內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)裝置,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道腐蝕參數(shù),并將監(jiān)測(cè)參數(shù),反饋至陰極保護(hù)系統(tǒng),動(dòng)態(tài)調(diào)整陰極保護(hù)參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)最佳的防腐保護(hù)狀態(tài)[5]

3.3建立管道失效預(yù)警機(jī)制

針對(duì)管道失效治理難度大、監(jiān)測(cè)難度大問題。建議進(jìn)一步深化應(yīng)用數(shù)字化油田已采集的運(yùn)行參數(shù),結(jié)合數(shù)字化油田建設(shè)模式,收集管道起點(diǎn)和終點(diǎn)的壓力、流量等信息,結(jié)合各類管道運(yùn)行特點(diǎn),制定不同算法,經(jīng)過計(jì)算,篩選可能存在泄漏的管道,并發(fā)送預(yù)警信息,提示管理人員巡檢,縮短管道泄漏探查時(shí)間,減少泄漏量。

3.4完善日常防護(hù)體系

一是完善“人防”體系,對(duì)管道實(shí)施網(wǎng)格化管理,按照管道分類和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果,加密重點(diǎn)區(qū)塊巡檢,按照Ⅰ類管道每日至少巡檢1次、Ⅱ類管道每周至少巡檢1次、Ⅲ類管道每10天至少巡檢1次、高后果區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)的管段每日巡檢宜不低于一次的巡檢標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全方位巡檢工作,并結(jié)合各區(qū)域特點(diǎn),制定巡檢方案,建立巡檢記錄。二是完善“物防”體系。安裝標(biāo)志樁,補(bǔ)充完善作業(yè)區(qū)重點(diǎn)管道、重點(diǎn)區(qū)域管道標(biāo)志樁,并建立標(biāo)志樁管理臺(tái)賬,將標(biāo)志樁檢查納入巡檢管理范圍,定期對(duì)標(biāo)志樁數(shù)量、位置進(jìn)行核驗(yàn),確保標(biāo)志樁指示有效、完整。三是完善“技防”管理。探索視頻監(jiān)控技術(shù)。在人員密集量大、環(huán)境影響大的區(qū)域,設(shè)置視頻監(jiān)控點(diǎn),一旦有人非法入侵,通過網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的智能分析功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警,區(qū)域監(jiān)視中心監(jiān)控終端上彈出畫面,操作人員可遠(yuǎn)程麥克風(fēng)喊話警示告知[6]

4完善腐蝕治理體系

通過細(xì)化管道更換條件論證、實(shí)施管道經(jīng)濟(jì)修復(fù)、構(gòu)建管道經(jīng)濟(jì)治理示范區(qū),實(shí)施分級(jí)治理、經(jīng)濟(jì)治理,有效消除管道失效存量。

4.1細(xì)化管道更換論證

結(jié)合管道更換投資形勢(shì),細(xì)化管道更換論證,按照“雙高管道>運(yùn)行年限>失效率”的優(yōu)先級(jí)順序,積極推進(jìn)腐蝕老化管道、安全隱患管道等重點(diǎn)管道治理工作,消除局部隱患。

管道整體更換標(biāo)準(zhǔn):近5年平均失效率超過4/公里·年,失效位置均勻分布,且運(yùn)行時(shí)間較長的管道,可以進(jìn)行整體更新。管道更新與油田開發(fā)相結(jié)合,合理確定更新計(jì)劃。管道更新與系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化相結(jié)合,與經(jīng)濟(jì)合理地減少高后果區(qū)管道數(shù)量相結(jié)合,優(yōu)化工藝和路由。

管道局部更換標(biāo)準(zhǔn):近5年管道平均失效率超過3/公里·年,失效位置相對(duì)集中的可以進(jìn)行管道局部更新。

4.2實(shí)施管道經(jīng)濟(jì)修復(fù)

結(jié)合管道運(yùn)行情況,對(duì)站間管道、集返輸氣管道、雙高管道等管道外防腐保溫層進(jìn)行檢測(cè)修復(fù)。

管道檢測(cè)技術(shù):?jiǎn)尉艿赖耐夥栏瘷z測(cè)采用皮爾遜法+交流電流衰減法(皮爾遜法定位破損點(diǎn),PCM評(píng)估防腐層整體質(zhì)量)。無陰極保護(hù)或犧牲陽極保護(hù)的站間及以上管道的外防腐檢測(cè)采用ACVG+PCMACVG定位破損點(diǎn),PCM評(píng)估防腐層整體質(zhì)量。有陰極保護(hù)站間及以上管道宜采用DCVG+PCMDCVG破損點(diǎn)定位和評(píng)價(jià),PCM評(píng)估防腐層整體質(zhì)量)[7]

防腐保溫層修復(fù)技術(shù):經(jīng)過多年的實(shí)踐探索,形成了適合管道修復(fù)的技術(shù)方案。

4.3構(gòu)建管道經(jīng)濟(jì)治理示范區(qū)

從完善管道評(píng)價(jià)體系、實(shí)施管道經(jīng)濟(jì)治理兩方面著手。實(shí)施安全隱患治理工程,重點(diǎn)治理高后果區(qū)管道,加大管道經(jīng)濟(jì)更換、管道檢測(cè)修復(fù)、管體修復(fù)等措施力度,進(jìn)一步強(qiáng)化管道措施管理,實(shí)施管道經(jīng)濟(jì)更換和經(jīng)濟(jì)治理,降低管道失效率,延長管道全生命周期。

5結(jié)語

面對(duì)油田生產(chǎn)任務(wù)日益艱巨、開發(fā)成本日益緊縮等新形勢(shì),提升管道完整性管理水平將成為油田成本管控的重要舉措,細(xì)化管道治理舉措,完善管理體系,節(jié)省管道更換投資,降低管道失效造成的原油損失和安全環(huán)保隱患,為油田高質(zhì)量穩(wěn)產(chǎn)、高效益發(fā)展做出新的更大貢獻(xiàn)。

 

參考文獻(xiàn)

[1] 劉忠宇.葡萄花油田埋地金屬管道腐蝕防護(hù)及管理[J].石油石化節(jié)能.2015,5(7):51-52

[2] 李建松.油田壓力管道缺陷分析及處理措施[J].油氣田地面工程.2023,42(10):48-53

[3] 張奎鵬,李碩.油田埋地管道腐蝕機(jī)理及防治對(duì)策研究[J].油氣田地面工程.2022,41(12):62-68.

[4] 馮海泉.注入及油集輸管道腐蝕失效原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].石油石化節(jié)能,2022,12(9):75-78.

[5] 劉冰.低土壤電阻率區(qū)域油田埋地管道完整性專項(xiàng)研究[J].油氣田地面工程,2022,41(12):69-73.

[6] 錢勇.油氣輸送管道高后果區(qū)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控預(yù)警技術(shù)方案[J].長江信息通信,2022,35(1):152-154.

[7] 劉旭文.油田埋地管道檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究.全面腐蝕控制[J].2023,37(10):38-41.

 

收稿日期:2023-11-20

作者簡(jiǎn)介:許東德(1988),男,黑龍江大慶人,助理工程師研究方向: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

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