油田地面工程中管道防腐施工分析

2022-09-21 16:46:50 来源:写作指导

摘要:我国社会经济的快速发展,推动了我国石油化工行业得到了长足的进步,不管是生产规模还是生产能力,都取得了显著的成果。原油地面运输的可靠性与安全性已经基本满足生产的需求。而随着国内原油输送过程中管道系统的应用的逐渐广泛,原油管道的建设环境也趋于复杂化,容易受到外部环境干扰,本文针对油田地面工程中的管道防腐施工技术进行分析。

关键词:油田地面工程;管道防腐;施工应用

0引言

油田地面管道由于长期处于暴露环境中,所以容易受到天气冷热变化、以及风吹雨淋等影响,且是由属于腐蚀性介质,油田地面工程管道在运行过程中,容易出现一些腐蚀造成的问题,对于石油运输造成影响。研究油田地面工程管道的防腐技术,并提升管道的防腐性能,对于管道寿命有着直接的影响。

1油田地面工程管道防腐施工的相关概述

油田地面工程管道工程量大且网络复杂,管线跨越的地域广阔,需要经过多种气候区域,所以油田地面工程管道所遇到的腐蚀问题也更加严重和复杂。油田地面工程管道涉及到的防腐施工技术具有较高的难度,其防腐的效果也存在着一定的差异性。国内油气资源较为短缺,许多国内油田经过长期开发后,已经进入到高特含水期,需要利用聚合物驱、注水开发等复杂的技术手段采集油田中的石油。另外还要涉及到一些特殊的修井作业,其采出液中水矿化的问题严重,结垢离子浓度较高,地层中具有腐蚀性的二氧化碳浓度导致了油田地面工程管道中的腐蚀程度增强,并加快了污水处理管线以及含水管线的腐蚀,对于回注系统管线也有一定的腐蚀。一些管道在实际生产后半年时间,就已经出现了腐蚀和穿孔等问题,需要重新进行施工,对于油田的生产造成负面影响,也进一步提升了油田地面工程管道进行防腐处理的成本与工作量。油田地面工程管道腐蚀的类型分为外腐蚀和内腐蚀。首先是外腐蚀,主要指的是油田地面工程管道由于在自然环境中暴露,其管道外壁所出现的腐蚀,与地下石油管道对比而言,在外部暴露的地面管道更加容易受到外部环境的影响,其工作的环境复杂,所以遇到的外壁腐蚀等问题也更加的严重。管道的外壁由于直接接触自然环境,所以在防腐施工的过程中,必须要对施工环境中管道的腐蚀情况加以分析,并了解到腐蚀的原因和特点,并选择相应的防腐材料。当然也有可能由于防腐材料选择不当,无法获得理想的防腐效果,甚至会加快老化和腐蚀。油田地面工程管道的内腐蚀指的是管道内壁与介质之间出现的腐蚀现象。与外腐蚀比较而言,内腐蚀的处理更加困难,且运行维护的过程也更复杂[1]。油田地面工程管道工作中的介质中含有硫化物、二氧化碳、溶解盐、沙石、细菌等多样化的腐蚀成分。在管道的运行中,其防腐层也会不断的磨损,并失去防腐功能,导致管道出现内壁腐蚀,演化为裂缝或者穿孔等故障。随着油田的开发过程持续,其含水量也不断提升,导致出现更加严重的内腐蚀问题。

2油田地面工程管道腐蚀的原理

油田地面工程管道腐蚀的因素多种多样,首先是化学因素。油田地面工程管道中的采出液中存在着大量聚合物,所以有矿化现象、悬浮物以及腐蚀性物质多,油田的采出液中酸碱度由于二氧化碳的溶解,出现了酸性的性质,并进一步加快了对于金属管网的腐蚀。采出液中的矿化现象,导致氯离子浓度高,对于地面工程管道也有影响,腐蚀的效果越发明显。物理因素也是油田地面工程管道腐蚀的重要因素之一。受到管网外部温度、传播介质压力、流速等不同因素的影响,管道的复杂环境也促使了管道腐蚀现象。温度与离子的活跃度较高,温度高的同时,离子的活性也提升,出现更加严重的腐蚀问题。地层水体中的溶解气体含量,对于油田地面工程管道的腐蚀速度也有着直接的影响。介质流动速度导致了介质中的杂质对于管壁的磨损加大,长期的磨损也导致了防腐层出现破坏,并降低了管道的寿命。油田采出液中含有着不同类型的微生物群,如铁杆菌、硫酸盐还原菌等,这类微生物的生物活动都会造成腐蚀速度的提升。如铁杆菌能够将铁离子转化为三价铁离子,并且与氢氧根产生化学反应,并形成氢氧化铁,经过长期积累后,也会形成管道内厚重的污垢层。还有还原菌可以将介质还原为硫酸根,与管道内部铁元素形成硫化亚铁造成腐蚀等现象。

3油田地面工程管道所应用的防腐技术

3.1油田地面工程管道中的防腐涂层

在油田地面工程管道的防腐技术应用中,防腐涂层技术的应用范围最广,且出现的时间最早,防腐涂层技术在管道的外部涂上一层防腐层,并利用缠绕防腐胶带的方式将金属管道与外部环境中的腐蚀因素实现物理隔离,从而对于原油的管道形成保护。防腐涂层在原油运输的过程中有着大量的应用,这也让防腐涂层的材料成为这项技术的核心环节。不同的涂层材料其性能差距显著[2]。随着当前工程技术与材料科学的进步,越来越多的防腐涂料应用在油田地面工程管道的防腐技术中。所以优化油田地面工程管道的防腐涂层材料,是油田防腐技术人员的重要工作内容。工作人员要充分了解油田地面工程管道的环境,以及不同涂层材料的防腐性能,从而对防腐涂层的材料进行筛选,充分利用防腐涂层进行防腐。沥青涂料施工方便,且成本低廉,在管道防腐中有着广泛的应用,在实际运行的过程中,沥青材料能够有效的预防盐溶液、碱性物质、氯气、二氧化硫等产生的腐蚀。其次是过滤乙烯涂层具有良好的耐酸碱、耐油等效果,所以也被广泛的应用在油田防腐中。近些年出现的环氧树脂材料也是一种理想的防腐材料,具有良好的防腐蚀效果,可以适应恶劣的环境,其漆膜弹性、硬度以及耐磨性良好,在油田地面工程管道中有着较为广阔的前景。油田地面工程管道利用涂层进行防腐,在施工技术上也要做好优化。涂层技术的施工具有较高的复杂性,要系统的开展施工作业。在实际施工的过程中,一方面要选择良好的涂层材料,另外还要进一步优化施工工艺,只有这样才能够切实有效的提升其防腐的性能。在油田地面工程管道防腐实践中,根据其涂层施工的方法不同,有高压无气喷涂法、滚涂法、空气喷涂法、涂刷法等。其中涂刷较为简单,且对于施工的工具没有较高要求,所以有着广泛的应用。但是涂刷方法其施工效果缺乏美观性,且工作的效率较低。滚涂法的效率要超过涂刷法,且成型的效果也较为理想。主要应用在一些结构简单、较长且直径较大的运输管道中。空气喷涂与无气喷涂对于设备的要求较高,其施工质量也最为理想,施工效率高,但是对于操作人员的技术水平要求同样很高,所以施工的成本也较高。

3.2油田地面工程管道防腐的阴极保护技术

油田地面工程管道防腐中,涂层防腐虽然能够避免金属管道与腐蚀物质直接接触,但是在实际应用的过程中,其施工中涂层的覆盖往往无法全面,并且在运行的过程中,也会出现一些薄弱处出现损伤[3]。这类损伤和薄弱处长期的运行,对于管道的运行造成威胁,所以可以使用阴极保护技术延缓对于管道的腐蚀,并避免一些已经出现腐蚀现象的管道恶化。强制阴极保护在应用中,主要有管道、直流电源、辅助阳极以及一些辅助设施构成,其技术应用的成本高,且对于工程操作人员,以及施工团队的技术要求更高。在实际应用过程中,阴极保护系统施工,要重视如下一些问题。首先是安装的过程中,在管道与电缆的连接处,应当使用铝热焊接技术连接,并对施工的标准严格要求。其次是要对管道的位置,入站位置等设置绝缘接头,通过这种方式防止出现电流流失。针对一些保护站的外部区域,要设置辅助阳极,并确保辅助阳极的埋深满足标准要求。

4油田地面工程管道中防腐施工技术应用的具体策略

4.1做好防腐施工方案设计的优化

油田地面工程管道其防腐工程的效果,与其方案设计具有直接联系,根据统计资料可以看出,污水对管道的腐蚀性较为显著,且注水管线与低压污水管线多数为玻璃管与钢骨架复合管,所以在实际应用更容易出现内腐蚀等现象,所以在污水管线的方案设计中,首先要确保满足强度的要求,在此基础上可以选择非金属的管线。二氧化硫和氯含量较高的环境,可以选择镍基双金属复合材料,为了避免局部湍流腐蚀,需要确保管线的曲率半径应当在三倍管径之上,在施工的过程中,焊接要选择正确的焊丝焊条,从而避免出现电偶腐蚀。油田地面工程管道的外腐蚀处理,在选择材料时,要充分考虑施工区域所处的气候条件以及腐蚀特点,一些水位较高的空气潮湿环境中,避免选择沥青防腐蚀,根据油田地面工程管道所处环境选择恰当的外防腐方案,油田地面工程管道其外防腐的施工质量,受到多种环境因素的影响。所以外部的气候条件,以及外部的环境状况,应当选择与之适应的防腐方案,从而确保能够满足油田地面工程管道的外防腐要求[4]。

4.2油田地面工程管道要加强防腐管理

生产工艺也会对油田地面工程管道的防腐造成深远影响,所以应当消除一些落后生产工艺所产生的腐蚀问题。如注水开发油避免混合注入污水与清水,还要避免水性不匹配导致输送管网结垢,以及结垢后的垢下腐蚀现象。为了提升油田地面工程管道防腐的持续性和有效性,防腐施工中,要严格控制管道表面的处理质量,一些涂层内管线以及渗氮管线的严重腐蚀问题。这类管线中容易出现穿孔问题,所以必须要严格的加强监管。一些新建管线需要对基线进行检测,充分考虑管线腐蚀问题,一般与管道的应力集中等有联系,在施工的操作中,需要避免出现一些不合理的搭接。且检测管线基线,确保管线施工的质量,定期的更换故障以及检测故障管线,防止发生泄漏事件,并合理的解决管线的防腐等问题,提升油田工程管道的安全性。

4.3油田地面工程要改善管材质量,合理使用缓蚀剂

在油田地面工程管道防腐施工时,针对容易出现的腐蚀问题,可以对管道材料进行优化,选择一些具有活泼型差、较强稳定性的材料。如玻璃管材等,这类材料不容易藏污纳垢,较之金属管材更加耐用。不过与金属管材比较而言,这类材料强度上较低,所以容易出现管道破损等情况。可以在油田地面工程管道防腐设计阶段,根据管道所处的地域环境、气候环境等选择。此外还可以选择尼龙管材,这类材料一方面具有玻璃管材的性能优点,另外其耐磨性也较为理想,不过尼龙管材的成本高,所以可以配置金属管材与玻璃管材的使用,在成本与性能中取得合适的平衡。要做好管道腐蚀的控制,还可以在介质中加入一定的缓蚀剂,通过缓蚀剂的作用,降低对于金属管网的腐蚀速度。目前市场上存在有无机缓蚀剂以及有机缓蚀剂,国内的油田管网中使用的多数为有机缓蚀剂。在油田地面工程管道中利用缓蚀剂,能够提升管道的防腐性能,延长石油管道使用的寿命。当前使用缓蚀剂在防腐施工中有着较为广泛的应用,可以选择适合自身项目的缓蚀剂使用,提升油田地面工程管道的防腐效果。

5结语

综上所述,伴随着油田地面工程管道使用年限的不断增长,油田地面工程管道面临的腐蚀问题越发严重,所以必须要有针对性的优化油田地面工程管道防腐方案,提升防腐水平,并选择合理的防腐方法以及防腐材料,改善和提升油田地面工程管道的防腐能力,并延长油田地面工程管道的寿命,从而提升管道的稳定性以及安全性。

参考文献:

[1]原野.关于油田地面工程管道防腐施工技术应用方式[J].化工管理,2017(24):113.

[2]熊云战.油田地面工程管道防腐施工技术应用分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(15):185-186.

[3]张屹世.油田地面工程管道防腐施工技术应用分析[J].全面腐蚀控制,2017,31(2):63-65.

[4]周冬波.矿山机电安装与施工的安全管理研究[J].中国高新技术企业,2017(11):278-279.

作者:霍冠彤 单位:大庆油田有限责任公司