油气采集储运中的腐蚀现状及典型案例_路民旭

路民旭等 :油气采集储运中的腐蚀现状及典型案例
空窜入地面着火 72 天 , 造成直接经济损失 3000 万 元 。 又例如 , 塔里木轮南油田近年来含水量增大 , 导
致许多深井油管腐蚀 , 如 LN204 井 , 使用 1 年零 9 个月 , P105 油管由于 CO 2 腐蚀掉井 。
如果腐蚀可以划分为常规化学电化学腐蚀 、固 体力学化学腐蚀和流体力学化学腐蚀 , 则 CO2 腐蚀 不仅受高温高压影响 , 而且受到流速的强烈影响 , 属 于流体力学化学腐蚀 , 是边缘学科领域 , 要研究流 体力学与电化学的交互作用 。
近年来 国内外 的事 故分 析和 研究 趋势 表 明 , CO2 腐蚀越来越成为国内外油田生产的主要障碍 , 美国 NACE 国际会议 T-1 委 员会 ———石油生 产腐 蚀控制委员会 , 近些年来每年都有 CO2 腐蚀的分会 场 。 我们对塔里木 、长庆 、河北 、吉林 、江苏等诸多油 田调查结果表明 , 我国油田普遍存在着严重的 CO2 腐蚀 , 且已造成巨大经济损失 。 例如塔里木雅克拉 气田一口气井由于油管腐蚀使天然气由油套管的环
3 油气采集储运系统腐蚀的特点及类型
石油管的腐蚀是采集储运系统腐蚀最主要的部 分 , 此处所说的石油管包括钻柱 、油套管柱 、集输管 线和输送管线 。 石油管的腐蚀分 为内腐蚀和外腐 蚀 , 外腐蚀主要是管体外部遭受的土壤腐蚀和地下 水腐蚀 , 以及杂散电流腐蚀和宏观电池腐蚀等 , 过去 研究较多 ;内腐蚀主要是管体内部由于内部介质所 导致的腐蚀 , 近年来日趋成为研究的热点 。
4 油气采集系统腐蚀案例和腐蚀机理
4 .1 腐蚀概况及典型案例 前面 已经 说 到 , 对 于 石油 管 的 内腐 蚀 , H2S 、
CO 2 、O2 是最主要的腐蚀剂 , 过去对 H2S 和 O2 的腐 蚀研究较多 , 是因为我国四川 、河北等油田 H2S 含 量较高 , 早期油管 、钻杆由于 H2S 腐蚀 造成氢脆导 致掉井事故很多 , 后来研究出了抗硫油管和钻杆 , 已 使 H2S 腐 蚀的 事 故大 为 降 低 。 下 面 对 高温 高 压 CO 2 多相介质腐蚀问题着重加以介绍 。
石油管内腐蚀的介质环境有三个显著特点 :① 气 、水 、烃 、固共存的多相流腐蚀介质 ;②高温和/或 高压环境 ;③ H2S 、CO2 、O2 、Cl-和水分是主要腐蚀 物质 , 其中 , H2S 、CO 2 、O 2 是腐蚀剂 , 水是载体 , Cl是催化剂 。 就 H2S 、CO 2 和 O2 三种腐蚀剂来说 , 其 腐蚀速率相对关系如图 1 所示 。 未来的石油工业将面临着油井开采后期含水量 的提高 , 深井 、超深井的开发导致温度和压力的进一 步提高 , 强腐蚀环境油井的开发和注 CO2 驱采油技 术应用导致 CO2 、H2S 和 Cl -含量上升 , 这些都导致 石油工业的腐蚀更趋严重 。近年来塔里木和长庆靖
第 23 卷第 3 期 2002 年 3 月
腐蚀与防护
CO RROSIO N & PROT ECT ION
V ol.23 No .3 M arch 2002
专论 油气采集储运中的腐蚀现状及典型案例
路民旭 , 白真权 , 赵新伟 , 赵国仙 , 罗金恒 , 陈长风
(中国石油天然气集团公司石油管材 研究所石油管力学和环境行为重点实验室 , 西安 , 710065)
LU Min-xu , BAI Zhen-quan , ZHAO Xin-wei , ZHAO Guo-xian , LUO Jin-heng , CHEN Chang-feng
(T ubular G oo ds Research Center T he K ey Labo rato ry for M echanical and Environmental Behavior of T ubular G oods, CN PC , Xian 710065 , China)
关键词 :油气采集储运 ;腐蚀类型 ;研究趋势 ;安全评价 中图分类号 :T E988 文献标识码 :A 文章编号 :1005-748X(2002)03-0105-09
ACT UAL IT Y AND T YP ICAL CASES FOR CO RROSION IN TH E P ROCESS OF EXT RAC T ION , GATH ERING , S TORGAGE AND T RANSM ISSION FOR OIL AND GAS
中国石油 工业所耗费的 石油管材每年价 值约 100 亿元左右 , 其中大部分因腐蚀而报废 。 1971 年
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路民旭等 :油气采 , 四川天然气管网因腐蚀导致爆 炸燃烧事故 83 次 。 其中第一次事故就造成 24 人伤 亡 。1991 年 1 月 25 日 , 川东油田 H2S 腐蚀造成井 喷 , 死亡 2 人 , 7 人受伤 , 腐蚀还破坏水资源 、破坏生 态环境并造成资源浪费 。
收稿日期 :2001-05-29
中国腐蚀与防护学会 、中国石油学会和中国化工学 会联合调查数据表明 , 各行各业由于腐蚀造成的损 失平均约占国民生产总值的 3 %, 对于石油与石化 行业尤其严重 , 约占产值的 6 %左右 。 如果采取适 当的防护措施 , 腐蚀损失的 30 % ～ 40 %可以挽 回 , 可见加强腐蚀与防护研究可为石油工业带来巨大经 济效益 。
Key words :Oil and gas ex tractio n g athering storage and transmission ;Corrosion ca tegory ;Research tendency ;
Safety ev aluation
1 油气田腐蚀所造成的后果
腐蚀往往给油气田造成重大经济损失 , 包括灾 难性事故和环境污染 。例如 , 1988 年英国阿尔法平 台因腐蚀破坏而发生爆炸 , 造成 166 人死亡 , 导致北 海油田年减产 12 %。 1971 年 5 月 , 威成天然气管线 腐蚀破裂导致爆炸燃烧 , 直接经济损失7000万元 。
摘 要 :对油气采集储运过程中腐蚀后果 、腐蚀类型 、研究趋势 、最 新研究结果 和安全评 价方法进行 了回顾与 分析 。 油气田的主要 腐蚀 类型 包 括 :H2S 腐蚀 、高 温/ 高 压 CO2 腐 蚀 、多相 流冲 刷腐 蚀和 土 壤腐 蚀等 。 研 究 发现 CO2 腐蚀的蜂窝状和烧瓶型腐蚀形状 。 从腐蚀产物膜力学性能入手研 究 CO2 腐蚀机理是一个新 的有希望的 方向 。 我国 油气储运系统腐蚀现状是 , 在役管线 >2 ×104km , 大部分进入事故多发期 , 需要进行安全评价 。 已建 立了较为 系统的剩余强度评价和剩余寿命预测方法 , 开发 了安 全评 价软件 , 已 评价 了十几 条长 输管线 , 并 取得 显著的 经济 效益 。
Abstract :In this paper , the co rrosion caused consequence , co rrosion behavior ca tegories , corrosion research ten-
dency , some newest research results and safety evaluation methods have been review ed and analy zed.T he majo r corrosion categories in oil and gas field include H2S corrosoin, high temperature/ hig h pressure CO2 corrosion, multiphase flow induced erosion/ co rrosion and soil corrosio n.I t has been found that the CO2 corrosion sometimes deve-lops in cellular and flask form .It is a ho peful research directio n to study the CO2 corrosio n mechanism based on the mechanical proper ty measurement of the co rrosion induced product film .T here are o ver 20 000 kilometers oil and g as long distance transmission pipelines in service in China , and most of those have come into the period o f accident happening frequently and need the safety evaluation .The remaining streng th evaluation and the remaining lifespan prediction methods have been set up in the past several years and the corresponding softw are has also been deve-loped, fur thermore , fourteen oil and gas transmission pipelines have been evaluated by using the methods and softweare and sig nificant eco nomical benefit has been gained .
2 油气田腐蚀与防护研究的国际趋势
由于腐蚀造成巨大经济损失 , 腐蚀与防护研究 在国外是一个很兴盛的行业 。 近几年来每年一度的 NACE 国际腐蚀会议都有约 6000 名代表出席 , 300 余家厂商展出 , 500 余篇宣读论文和 200 多个专题 讨论会 。 其中石油工业腐蚀问题研究是最活跃和最 受重视的研究领域之一 。以 NACE 98 为例 , 500 篇 左右宣读论文中 , 150 余篇报导石油工业领域腐蚀 问题的研究结果 。其中大石油公司的论文占有很高 比例 。许多分会场的主席都是由大石油公司或油田 服务公司的专家担任的 。 西方国家的大石油公司由 于资金雄厚 , 多数都有自己的有关机构从事腐蚀研 究 。 例如 ,Amoco 在 Chicago 附近的研究所 , Shell 在 阿姆斯特丹的研 究机构 , Shevron 在旧金山附近的 研究机构 , Exx on 在新泽 西的研究所和 BP 在克利 夫兰和伦敦的研究机构 。由于既具有研究实力 , 又 具有工程背景 , 理论研究与技术转化同时进行 , 从腐 蚀科学和腐蚀控制技术中要效益 、要安全和要低环 境污染已成为一种潮流和趋势 。