油田地面工程管道防腐施工技术应用分析.pdf
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1、大庆油田专栏宁野:油田地面工程管道防腐施工技术应用分析油气田地面工程 https:/油田地面工程管道防腐施工技术应用分析宁野大庆油田有限责任公司第三采油厂摘要:油田地面工程管道在油田的能源运输过程中起到十分重要的作用,其使用寿命及管道年失效率一定程度上影响油田的安全稳产和经济效益,更安全、稳定、高效的能源运输成为亟待解决的问题。在深入了解管道施工过程中环境因素和人为因素造成的影响的基础上,分析低洼地势对管道造成的影响以及加强管道防腐技术应用及管理措施改良,例如加强管道外部施工防腐技术、加强对防腐施工工艺的监管力度、加强阴极保护技术的应用。通过以上措施,可降低地面工程管道失效率,保证油田的安全生
2、产。关键词:管道防腐;管道失效;管道穿孔;低洼地势;阴极保护Application Analysis of Anti-corrosion Construction Technology for Oilfield Surface Engineering PipelinesNING YeNo.3 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Co.,Ltd.Abstract:The oilfield surface engineering pipeline plays a very important role in the energy transpor-tat
3、ion process of oilfields,and its service life and annual failure rate of pipelines to a certain extent affectthe safe and stable production and economic benefits of oilfields.More secure,stable,and efficient en-ergy transportation has become an urgent problem to be solved.On the basis of in-depth un
4、derstandingof the impact of environmental factors and human factors in the pipeline construction process,the im-pact of low-lying terrain on management and the failure cause of the pipelines are analyzed,and effec-tive measures to reduce the failure rate are proposed.At the same time,strengthen the
5、application ofpipeline anti-corrosion technology and improvement of management measures are strengthened,suchas strengthening the external construction anti-corrosion technology of pipelines,strengthening the su-pervision of anti-corrosion construction processes,and strengthening the application of
6、cathodic pro-tection technology.Through the above measures,the failure rate of surface engineering pipelines can bereduced to ensure the safe production of oilfields.Keywords:pipeline anti-corrosion;pipeline failure;pipeline perforation;low-lying terrain;ca-thodic protection在油田管道的日常运行中,经常会由于各种原因造成腐蚀
7、,导致原油泄漏,不仅会对周围的环境造成污染,也会在一定程度上阻碍油田企业的发展。因此,在油田管道地面工程施工的环节中,应加强对管道防腐工作的重视,并借助对相关防腐施工技术的应用提升防腐效果,降低地面工程管道出现腐蚀的可能性,促进石油企业更好更快地发展1。加强油田地面工程管道防腐施工技术的应用在我国具有重要意义。1油田地面工程管道防腐的重要性油田地面工程管道繁琐复杂,且存在工程施工量大、地理位置跨度大等特点,部分管道可能途经多个外界条件差异极大的地区,造成严重的管道腐蚀问题。现阶段,我国油田历经几十年的开采,已从高油期进入高水阶段,需要利用注水方式展开开采工作,加剧了管道的腐蚀程度2。此外,还存
8、在管壁结垢问题严重,大量管道在投入使用后,未达DOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2023.08.01686第 42卷第 08期(2023-08)油气田地面工程 https:/大庆油田专栏到预期使用寿命便开始出现不同程度的穿孔腐蚀现象,需要消耗大量人力物力重新进行管道施工,给油田正常生产工作造成不利影响,增加油田地面工程的施工成本和工作量。通常情况下,采用延长管道使用寿命和提升管道运行期间的安全性来解决上述问题。(1)延长管道的使用寿命。在油田地面管道工程实施的过程中,施工人员应该牢固树立防腐意识,并借助相关的施工技术和施工工艺做好防腐工作,提升地面工程管道防腐能力,延长
9、其使用寿命并降低维护保养成本,促进石油企业产生更高的经济效益3。(2)提升石油储运工作的安全性。我国油田地面工程管道对石油的运输、存储、供应等各方面发展起到了重要的促进作用。由于油田地面工程管道是一种长距离的运输管道,需要经过地形复杂的道路,经常遭遇各种问题。在油田地面工程管道的下游部分,人口分布较为密集,一旦发生石油泄漏将可能引发重大甚至特大事故,造成人员伤亡和直接经济损失。为排除该隐患,需要不断加强油田地面工程管道的防腐工作,有效提升石油储存和运输的安全性,进而避免事故发生4。2管道腐蚀原因从总体上看,导致管道发生腐蚀的主要原因可以分为自然原因和人为原因 2种。2.1自然原因原油本身包含气
10、田卤水、硫化氢等腐蚀性物质,具有较强的腐蚀性,这些化学物质在管道中与二氧化碳、二氧化硫、氧气等发生反应,造成管道从内部出现腐蚀。目前,我国的部分油田已经进入开采的中后期,产出原油的含水率较高,原油中包含的杂质也日渐增多;再加上多相流冲蚀,也会在一定程度上加剧管道内部的腐蚀,图 1为长期腐蚀导致穿孔的管线。同时,部分石油企业为获得更好经济效益,经常采用聚合物驱或者注水开发的方法,提升油田的开采效率,这也会增加管道内高污染、腐蚀性强的介质在原油中所占的比例,进而加重了管道内壁的腐蚀速度和结垢的风险5。此外,由于油田地面工程管道长期暴露在外部自然环境下,温度、气候、湿度、菌类微生物等自然因素也会加重
11、管道受腐蚀的速度和程度,导致管道的使用年限缩短,降低管道的安全性6。图 1穿孔管线Fig.1 Perforated pipeline经过检测,某作业区所在地区土壤平均电阻率13.28 m,平均腐蚀速率 0.51 mm/a,属于强腐蚀区域,且地势较低,低洼地带较多,直接导致雨季存水较多,加速管道腐蚀7(图 2)。图 2受腐蚀严重的管道Fig.2 Severely corroded pipelines2.2人为原因除了自然因素,人为因素对管道的腐蚀也具有一定的影响。油田地面工程管道在施工过程中具有施工量大、工序繁杂等特点,在施工环节中施工人员焊接手法不同、焊道不平整等问题会给管道正常运行埋下隐患。
12、管道外防腐层使用的材料可能在运输或长期贮存过程中出现意外损坏,如出现意外磨损等情况就会加快管道的防腐层老化以及管道内壁腐蚀的速度。如管道需要在有水的区域施工,应当选择易吸水膨胀的沥青类防腐层。在管道施工过程中,如施工材料选择的不合理或施工人员的技术水平低于标准,都会不同程度的造成管道腐蚀现象8。如管道转角处使用的弯头,必须选择耐腐蚀性强的材料;在管线交接处,外管线受到挤压会导致防腐层损坏;当管道经过尖锐物多的地区,对管道造成的损害也非常严重,需要施工人员和维护检修人员时刻观察周边情况,并采取相应的措施,尽可能避免当地环境因素对管道防腐层造成破坏9。87大庆油田专栏宁野:油田地面工程管道防腐施工
13、技术应用分析油气田地面工程 https:/3管道运行现状3.1低洼地势造成的影响及解决措施某作业区因所处区域多为平地且地势偏低,整体为低洼地势,作业区内各类沟渠纵横,排水能力差。部分管道在强降水过后长期浸泡在积水中,导致防腐层渗漏受损,加大管道失效的风险(图 3)。雨季道路无法进车,给失效管道维修工作造成更大困难10。部分站间和单井管道在穿越干渠、外排渠存在无钢过桥问题,管道裸露于渠底上部(图 4),遇到雨季汛期,水位上涨,管道将浸泡于水中,加速管道腐蚀。若发生管道失效泄漏问题,维修维护时较为困难,不能及时处理容易对渠道造成大面积污染,存在安全环保隐患。针对低洼地势管道防腐问题,对外排渠上无钢
14、过桥的管道新建跨渠钢过桥,并更换穿越处管道,增加跨越段管道壁厚,提高管道防腐等级,降低管道失效和污染风险。图 3积水浸泡的管道Fig.3 Pipeline soaked in accumulated water图 4过渠管道无钢过桥Fig.4 Steel-free pipelines crossing canals3.2管道失效问题及解决措施3.2.1管道失效原因地面工程管道失效可能由多种原因导致,其中包括:外部干扰,即第三方人为因素造成的机械损伤,地面交通因素引起的疲劳失效,自然灾害引起的管道损伤等;腐蚀,管道内输送的介质具有强腐蚀性,管道外环境的土壤中具有腐蚀性;其他原因,施工人员技术水平
15、不一、焊接缺陷等各种混合型未知因素。3.2.2管道失效率统计按照油田公司加速推进管道完整性管理工作进程的要求,根据上年度失效情况、管道更新情况、压力试验开展情况、示范区建设要求等,制定失效率目标。表 1为某作业区于 2022年管道失效率统计和截至 2023年底的计划失效率及次数。管道穿孔是管道失效的主要表现形式之一,根据其所处环境的差异,穿孔发生后的维修难度受环境因素影响较大,不同系统的管线发生穿孔的概率、频率及其造成的影响也不同。2021 年全区按系统统计穿孔次数如图 5所示,通过按系统对穿孔记录进行分类,穿孔率最高为注水系统,达到2.62 次/km,最低为供排水管道,为 0.15次/km。
16、图 5全区按系统统计穿孔次数Fig.5 Statistics of perforation times by system in the entire region针对此问题,合理更新注水管道并做好管道防腐措施可以有效降低穿孔率,避免穿孔对环境造成污染。20202022 年 3 年的年失效率对比如图 6 所示,近年来,自管道防腐施工技术的改良、施工监管模式的不断改善,地面工程管道的失效率呈逐年降 低 趋 势,从 2020 年 1.88 次/km 降 至 2022 年表 1第五作业区管道失效率统计Tab.1 Statistics of pipeline failure rate in No.5
17、Operation Area管道总长度/km936.0332022年失效次数7462022年失效率/(次km-1)0.7972023年计划失效次数4402023年计划失效率/(次km-1)0.47与 2022年相比降幅/%41.0288第 42卷第 08期(2023-08)油气田地面工程 https:/大庆油田专栏0.84 次/km,同比下降了 55%。图 6近三年管道年失效率对比Fig.6 Comparison of annual failure rate ofpipelines in recent three years3.2.3失效管道维修更换在失效抢维修施工时,为加强管道腐蚀防护效果,
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