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輸油管線腐蝕因素與防護(hù)策略研究

文檔作者：魏淑麗周彩紅邱輝魏新宇文檔來源：大慶油田采油十廠大慶油田采油二廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年01月23日
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油氣田地面工程第24卷第5期(2lD05．5) 17
輸油管線腐蝕因素與防護(hù)策略研究
魏淑麗 周彩紅 邱輝(大慶油田采油二廠)
魏新宇(大慶油田采油十廠)
摘要輸油管線腐蝕一般都是材料在環(huán)
境的作用下引起的破壞和變質(zhì)，主要為化學(xué)
或電化學(xué)作用，有時(shí)也同時(shí)包含機(jī)械、物理
或生物作用。影響南五聯(lián)合站管線腐蝕的主
要因素是土壤的濕度及土壤的透氣性。根據(jù)
南五聯(lián)合站實(shí)際情況，采用陰極保護(hù)法防止
管線腐蝕，聯(lián)合站管線穿孔次數(shù)明顯降低，
提高了生產(chǎn)效率，減少了不必要的浪費(fèi)，當(dāng)
年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2萬元，保護(hù)裝置設(shè)計(jì)使用
10年， 累計(jì)可創(chuàng)效益29萬元。
管道腐蝕一直是人們共 的課題，腐蝕縮短了管
道的使用壽命，降低了管道的輸送能力，引起生產(chǎn)費(fèi)
用的增加和意外事故的發(fā)生。腐蝕一般都是材料在環(huán)
境的作用下引起的破壞和變質(zhì)，主要為化學(xué)或電化學(xué)
作用，有時(shí)也同時(shí)包含機(jī)械、物理或生物作用。
大慶油田南五聯(lián)合站的地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，而
且是1983年投產(chǎn)的老站，地下管線腐蝕程度較高，
因此，管線易腐蝕穿孔，給南五聯(lián)正常生產(chǎn)帶來很
大不便。
1．管線腐蝕因素分析
自2004年以來，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，對管線
穿孔腐蝕情況進(jìn)行了科學(xué)、系統(tǒng)、綜合地分析。經(jīng)
分析計(jì)為，南五聯(lián)的管線腐蝕主要有以下原因。
(1)土壤的濕度。土壤濕度對腐蝕有很大影響，
雖然土壤中含有電解質(zhì)，卻不能形成電解液，電化學(xué)
腐蝕就不會(huì)發(fā)生。Nt．壤中總會(huì)有水份存在的，當(dāng)水
份少溫度低時(shí)，金屬的腐蝕速度不大，當(dāng)由冬季向夏
季過度時(shí)，隨著含水量的增加，電解液增加，電化學(xué)
腐蝕程度增加，使腐蝕速度加快，地下管道裸露的金
屬在土壤中構(gòu)成了腐蝕電池。土壤腐蝕電池大致可分
為微腐蝕電池和宏腐蝕電池兩類。
(2)土壤的酸堿度(pH)值。pH值處于6～
7范圍內(nèi)屬中性，pH值處于7～9．5范圍內(nèi)屬堿
性，pH值處于3～6范圍內(nèi)屬酸性。當(dāng)土壤的酸度
和堿度較高時(shí)，腐蝕均較多，經(jīng)測試南五聯(lián)合站
pH值屬堿性，在7～9之間，因此，堿度對管道腐
蝕占較大比例。
(3)土壤的透氣性。南五聯(lián)合站1983年建站
時(shí)，污水站的管網(wǎng)是在水中鋪設(shè)的，而注水站是在
砂土中鋪設(shè)的，砂土段氧多，則電極電位為正，構(gòu)
成了腐蝕電池的陽極區(qū)，而粘土段氧氣不充足，氧
少，電極電位為負(fù)，構(gòu)成了腐蝕電池的陰極區(qū)，當(dāng)
管路經(jīng)過氧滲透能力不同的土壤段落，形成氧濃度
差電池。
在建站平場地時(shí)，土壤中夾雜著大量的石塊及
其它堅(jiān)硬的土團(tuán)，由于這些石塊和土團(tuán)的滲透能力
比土壤小，所以被石塊和土團(tuán)擋住的管壁表面因氧
氣少而形成最危險(xiǎn)的陽極區(qū)，無土塊和土團(tuán)的管壁
表面則為陰極區(qū)。這樣，因土壤的局部不均勻性又
在金屬表面形成氧濃度差腐蝕電池。
埋人地下的大直徑管子，由于管子各部位離地
面的土壤厚度不同，因而氧氣擴(kuò)散到管子周圍的土
壤邊緣的厚度也不同。同樣，因土壤厚度不同也會(huì)
在金屬表面形成氧濃度差電池。
由上可知，影響南五聯(lián)合站管線腐蝕的主要因
素是土壤的濕度及土壤的透氣性。
2．防止管線腐蝕對策
目前，防止管線腐蝕的方法有兩種，分別是陰
極保護(hù)和陽極保護(hù)。陰極保護(hù)施工方便，投資少，
因此南五聯(lián)采取了陰極保護(hù)法。它就是將被保護(hù)的
金屬進(jìn)行陰極極化，以減少或防止金屬腐蝕的方
法，陰極保護(hù)有兩種方法：一種叫犧牲陽極保護(hù)，
一種叫強(qiáng)制陽極保護(hù)。由于采用犧牲陽極保護(hù)要損
失外加金屬，因而采取了強(qiáng)制陽極保護(hù)。根據(jù)南五
聯(lián)合站實(shí)際情況，對地下管網(wǎng)中的管路進(jìn)行分析，
決定將2個(gè)陽極保護(hù)站分別設(shè)在南五聯(lián)污水崗和南
五聯(lián)沉降崗。
地下管線不外乎有兩種交錯(cuò)方式，平行管道和
交叉管道。但在整個(gè)管網(wǎng)中管線交錯(cuò)復(fù)雜，各管線
中的腐蝕電流是不同的，因此采取了用均壓線連接
的方式。
在壓線連接中采用1×50mV、29型銅芯電纜，
電纜與管道焊接點(diǎn)用環(huán)氧煤瀝青作為防腐絕緣，確
保無滲漏現(xiàn)象。
土壤中的保護(hù)電流通過保護(hù)站安裝的LYB—I
陽極保護(hù)儀，根據(jù)管網(wǎng)中的腐蝕電流大小進(jìn)行調(diào)
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l8 油氣田地面工程第24卷第5期(2005．5)
注水井管線PIG除垢新技術(shù)
孫成金(大慶油田采油六廠)
摘要針對喇嘛甸油田高壓注水管線結(jié)
垢嚴(yán)重這一現(xiàn)象，分析了結(jié)垢成因，提出了
采用PIG清管器進(jìn)行除垢的新方法。該方法
設(shè)計(jì)為在配水間永久性地安裝簡易PIG發(fā)射
器。利用配水間注入水為清管器的發(fā)射動(dòng)力
源。從而可實(shí)現(xiàn)定期除垢目的。通過現(xiàn)場應(yīng)
用．該方法取得了良好的技術(shù)效果與經(jīng)濟(jì)
效益。
主題詞 注水管線 清管器 除垢
PIG發(fā)射器
1．管線結(jié)垢狀況分析
由注水井作業(yè)施工時(shí)從井下起出的油管發(fā)現(xiàn)，
三年以上的未作業(yè)井平均結(jié)垢厚度為3～5mm，有
的當(dāng)年作業(yè)施工井結(jié)垢厚度就達(dá)lmm以上，而注
水井管線埋地的最長使用年限已達(dá)28年，在這種
情況下，管線結(jié)垢更是逐年增加。管線結(jié)垢將直接
導(dǎo)致管徑縮小，液流流動(dòng)阻力增大，管損增加。為
了解喇嘛甸油田注水井單井地面管線的實(shí)際管損情
況，隨機(jī)選取了805口注水井進(jìn)行了單井普查。
從普查結(jié)果可以看出，注水井地面管線管損大
于0．5MPa的井?dāng)?shù)占調(diào)查總井?dāng)?shù)的8l％。
根據(jù)流體力學(xué)中的沿程阻力損失公式：
整。夏季雨水多，濕度大，腐蝕電流大，相應(yīng)地將
保護(hù)電流調(diào)大，這些在保護(hù)儀表上都有顯示，如果
保護(hù)電流起不到保護(hù)作用，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，值班人
員可以參照腐蝕電流調(diào)整保護(hù)電流。一般情況下，
保護(hù)電流比腐蝕電流大2～3A就可起到保護(hù)作用。
3．安裝陰極保護(hù)裝置前后效果對比分析
2004年3月，在南五聯(lián)合站管線采取了陰極保護(hù)
措施，安裝陰極保護(hù)裝置前后效果對比見表l。
表1 效果對比
對比項(xiàng)目 陰極保護(hù)前 陰極保護(hù)后
(2003年3一l2月) (2oo4年3一l2月)
穿孔(次) 30 14
漏水(m ) 25 8
漏油(t) l O．5
影響正常生產(chǎn)(h) 50 16
經(jīng)濟(jì)損失(萬元) 4 l
通過表1可明顯看出，采用陰極保護(hù)法，聯(lián)合
站管線穿孔次數(shù)明顯降低，提高了生產(chǎn)效率，減少
P=A· · -t， (1)
／．／ zg
式中：Z——管線長度；
D——管線內(nèi)徑；
口——液流流速；
A——摩擦阻力系數(shù)；
t，——水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)。
因?yàn)?口=q／a=4q／仃 (2)
把公式(2)代入(1)中，可得：
P： ． (3)
仃g 上，
由公式(3)可看出，管損與注水井地面管線
的長度、內(nèi)徑和流量有關(guān)。當(dāng)管線長度不變，流量
一定時(shí)，管損只與管徑有關(guān)，管內(nèi)徑越小，管損越
大。結(jié)合注水井管柱結(jié)垢現(xiàn)狀考慮，注水井地面管
線的內(nèi)徑縮小在很大程度上與結(jié)垢有著直接關(guān)系。
如果流量為200～360m3／d，管線長度600～
1000m，管內(nèi)徑以62～75mm計(jì)算，地面管線內(nèi)不
結(jié)垢時(shí)的理論管損大約分布在0．2～0．5MPa之間。
從調(diào)查結(jié)果來看，管損大于0．5MPa的井達(dá)600多
口，可見地面管線結(jié)垢情況是比較嚴(yán)重的。根據(jù)公
式(3)可推算出管損為2．5MPa時(shí)管線內(nèi)平均結(jié)
垢厚度為16mm。為進(jìn)一步驗(yàn)證單井結(jié)垢程度，對
1984年投產(chǎn)的喇7—2027井進(jìn)行斷管取樣，管線
內(nèi)最大結(jié)垢厚度達(dá)14mm。為確定在用井的實(shí)際管
損能耗，通過對805口注水井中單井注水管線管損
了不必要的浪費(fèi)，尤其從水系統(tǒng)來看，由過去穿孔
漏水25m 減少到8m3，效果顯著，可見安裝陰極
保護(hù)裝置十分見效。當(dāng)年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2萬元，保
護(hù)裝置設(shè)計(jì)使用l0年，累計(jì)可創(chuàng)效益29萬元。
4．結(jié)論
(1)通過安裝陰極保護(hù)裝置，南五聯(lián)合站管
線穿孔次數(shù)明顯降低，尤其水管線系統(tǒng)中，大大地
減少了漏水損失。
(2)由于地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，穿孔頻率較高，
給生產(chǎn)帶來較大麻煩，而陰極保護(hù)裝置非常適合于
采油單位，因此，該裝置在采油系統(tǒng)范圍內(nèi)應(yīng)用價(jià)
值很大。
(3)在水系統(tǒng)安裝了陰極保護(hù)裝置后，對油系統(tǒng)
和采暖系統(tǒng)來講，就形成了誘導(dǎo)電流干擾，容易使這
兩個(gè)系統(tǒng)腐蝕加重，下一步，應(yīng)對這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行更
深入的研究，以使聯(lián)合站防腐蝕系統(tǒng)全面改善。
(欄目主持楊軍)

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