油田油氣管道的腐蝕評估與管理

李樹偉

（大慶油田工程公司，黑龍江 大慶163712）

油田油氣管道的腐蝕評估與管理

李樹偉

（大慶油田工程公司，黑龍江 大慶163712）

本文主要針對油田企業中油氣管道腐蝕不斷增多，隨著管道服役時間的增加腐蝕逐漸加劇，提出了對油田油氣管道進行腐蝕等級評估進，采用一系列的評價方法，對管道進行分類，同時針對不同的腐蝕風險，采用不同的管理方式實現油田企業的高效安全運行。

腐蝕；油田；評估；管理

在我國石油天然氣工業的發展過程中，油氣管道發展迅速，據統計顯示：1958-1970年，我國共建設油氣輸送管道 604.7km，僅占20世紀末國內已建成油氣輸送管道的 4.2%；1970-1980年，新建油氣輸送管道達到6195.7km，約占20世紀末原油管道的43.5%[1]；到2002年，中國已建成的油氣管道達到了2.6×104km！從日前召開的2016年中國國際管道大會上獲悉，盡管由于國際油價低迷等原因，導致近年來全球油氣管道的建設步伐有所放緩，而我國的油氣管道建設依然發展迅速，預計到“十三五”末，中國長輸油氣管道的總里程將超過1.6×106km。雖然我國的油氣管道建設發展迅速，但是伴隨著油氣管道的建設過程中出現的各種腐蝕問題直接關系著油氣管道的發展，甚至成為困擾油田生產的一個至關重要的因素。油氣管線中 90%以上長期埋設于地下，對于長距離管線，其穿越地域廣，地形地貌復雜，土壤環境條件千差萬別，外部長年累月遭受土壤介質、雜散電流等的作用，極易發生腐蝕；同時，由于管道內部輸送的介質性質也千差萬別各異，內部油氣中經常含有H2S、CO2、Cl-等腐蝕性較強的介質，在內部和外部的因素共同作用下，會造成管道發生腐蝕穿孔、開裂性等事故，輕則造成油氣泄露，重者甚至造成嚴重的人員傷亡事故，不僅造成直接經濟損失，而且可能引起爆炸、起火、環境污染等，產生巨大的經濟損失。因此，對油田油氣管道腐蝕進行評估和管理，確保油氣田正常生產，對我國油氣工業具有重要的實際意義。

腐蝕是材料（金屬材料、非金屬材料等）與環境作用下造成材料性能劣化的過程，這就是化學熱力學上自發的過程，即埋地油氣管道可以和所處的土壤環境之間發生反應，造成管道發生腐蝕。油氣管道失效事件中，由于腐蝕導致的事故所占的比例超過40%，特別是埋地管道，甚至有些管道在僅僅投入使用112年后就由于發生腐蝕穿孔，產生油氣泄漏的現象。通常情況下，油氣管道的腐蝕屬于電化學腐蝕，其腐蝕過程主要為[2]：

在酸性溶液中，陰極反應：

在中性溶液中，陰極反應為：

在腐蝕過程中，鐵生成氫氧化亞鐵，但是氫氧化亞鐵是不穩定的，將進一步氧化生成氫氧化鐵：

之后，氫氧化鐵發生脫水，形成鐵銹：

這一過程的主要影響因素有以下幾個方面：

（1）化學因素：包括溶解氧、二氧化碳、硫化氫、氯離子以及介質的礦化度等；

（2）物理因素：包括溫度、流速、壓力、電位差、材料的冶金、土壤環境、微生物等。

近年來，國內的油田已經逐漸開始編制和實施腐蝕管理系統。腐蝕管理系統的應用范圍正在逐漸擴大，通過制定完善的防腐工作程序與標準提高油田油氣管道的安全可靠性，是保證油田安全生產、系統和裝備安全可靠運行具有十分重要的意義，油氣管道的防護管理其主要體現在以下幾個方面：

1 石油工業的發展要求加強油氣管道腐蝕評估與管理

隨著我國油田開發進入中后期，作為油田主要設施的油氣管道的腐蝕問題日益嚴峻，據報道，僅1986年一年時間內，大慶油田轄區內管道腐蝕穿孔高達11150次，平均0.57次/(km·a)，更換管道262km，造成了巨大的經濟損失[3]。2013年11月22日，山東省青島市中石化東黃輸油管道由于原油泄漏造成爆炸，事故共造成63人遇難，156人受傷，直接經濟損失7.5億元。該管線1986年建成，是東營至黃島輸油管道復線工程，是中國管道實現密閉輸送、自動化管理的標志性工程。當年，它的建成，使我國管道建設達到了國際上世紀80年代初期的水平，獲得了中國管道設計的最高獎——國家級優秀工程設計金質獎，但是該管道在運行過程中還是發生了災難性的事故。隨著我國石油工業的快速發展，油氣管道的服役環境條件越來越苛刻，因此，必須加強油田油氣管道的腐蝕評估和管理。

2 為了獲得最大的經濟效益，要求進一步加強油田油氣管道的腐蝕評估和管理

腐蝕造成的經濟損失可分為直接損失和間接損失，直接損失包括更換設備和構件、修理費和防腐蝕費用等；間接損失包括停產損失、事故賠償、腐蝕泄露引起產品的流失、腐蝕產物累積或腐蝕破損引起的效能降低以及腐蝕產物導致的成品質量下降等所造成的損失。間接損失往往大于直接損失，且難以估計。

3 現代科學技術的發展，要求進一步加強腐蝕與防護的評估和管理技術的研究

隨著現代工業技術和管理水平的不斷提升，尤其是近年來國際油價持續低迷，使國內油田企業的利潤持續下滑，甚至個別油田陷入了嚴重的長期虧損狀態，油氣設備的腐蝕與防護評估和管理已經成為了一項企業節約成本的重要舉措。油田企業腐蝕與防護的評估和管理是一門交叉學科，涉及的學科較多，主要包括材料科學、機械工程、力學、化學、物理、統計學、安全工程、計算機科學以及管理學科等。以上各個學科中最應當重視就是管理學科，往往油氣企業會采用一些新技術、新方法來降低管道的腐蝕，但是在管理的改革上，采用的方法較少。

根據大慶油田的腐蝕特點，為了進一步加強防腐技術和管理辦法，采用一系列的腐蝕管理程序延長了油田的腐蝕檢測周期，有效減少腐蝕對油田造成的影響降低腐蝕造成的各項損失實現油田的長效生產。油田油氣管道防護和管理主要包括以下幾個方面的內容：

1）管道防腐層的失效機理與失效準則判據研究；

2）管道殘余強度評估，其目的主要是確定管道的腐蝕狀況，管道腐蝕環境的評定，根據腐蝕環境、管道內介質的運行工況和強度計算方法，計算管道的殘余強度；

3）管道剩余壽命的預測，根據管道的腐蝕狀態評估以及殘余強度計算，篩選出管道容易產生腐蝕破壞的位置，利用數學統計的方法，對腐蝕管道的剩余壽命進行評估；

4）管道腐蝕防護的管理，根據管道殘余壽命預測，對管道腐蝕進行評級，在腐蝕風險較高的位置布置腐蝕檢測探頭，進行在線檢測，對腐蝕程度較輕位置采用定期巡檢，并且建立腐蝕與防護管理數據庫，定期將數據錄入到數據庫。

4 結論

1）油田企業油氣管道的腐蝕防護是一個復雜的系統工程。

2）防腐管理機制的創新是搞好防腐工作的基礎能有效提高防腐管理工作的水平。

3）油田的腐蝕中防腐技術和防腐管理的創新具有同樣重要的地位。

［1］孫曉寶.油田防腐管道管輸規律研究[D].大慶石油學院文，2007．

［2］萬得立，朱殿瑞，董家梅.石油管道、儲罐的腐蝕及其防護技術[M].石油工業出版社，2000．

［3］胡小芳，韓延亮，蓋國勝.同人工神經網絡預測天然氣管道內腐蝕速率[J].油氣儲運，2004,28．

［責任編輯：田吉捷］

李樹偉（1980—），大慶油田工程公司，工程師。