试析高含硫气田腐蚀特征及腐蚀控制术

试析高含硫气田腐蚀特征及腐蚀控制术

范涛

供职单位:延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司陕西延安716000

摘要：我国的高含硫气蕴藏丰富，其中存在的问题也比较严重，随着气田的日益开发及其在工业生产中的应用日益广泛，高含硫气田所具有的腐蚀性随时都会腐蚀油气井，造成油气外泄发生爆炸事故。

关键词：高含硫；腐蚀；特征；控制技术

一、概述高含硫气田开采过程中的控制技术

基于高含硫气田所具有的腐蚀性问题，国际石油公司对其十分重视，曾做过大量的调查及研究，并在各种实践中总结了许多成功经验以供借鉴。例如：法国的拉克气田集输系统采用的腐蚀控制技术就是利用B级管线钢将含硫集输系统输注到有机的缓蚀击防腐中，并且采用失重挂片和超声波测厚的方式对腐蚀进行监测。加拿大的BurntTimber湿酸气集输系统，采用的则是利用3种缓蚀剂防腐，并且搭配着清管器预膜以及缓蚀剂进行连续的加注，利用氢探针，腐蚀管片，和电阻探针x射线对气田进行腐蚀的监测。

二、高含硫气田腐蚀特征分析

目前国内外对高含硫气田腐蚀因素的研究已经形成较为统一的认识，其中H2S往往造成包括耐蚀合金在内各类材料的氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂；CO2可以使体系进一步酸化，并诱发严重的局部腐蚀；元素硫沉积使得原本极为耐蚀的镍基合金也可能遭受严重的局部腐蚀，并恶化局部环境；Cl－是腐蚀产物膜和钝化膜的破坏者，高温下诱发氯化物应力腐蚀开裂。但是，当H2S、CO2、元素硫、Cl－等多因素共存时，在耦合作用下，各自腐蚀动力学过程的交互影响使得腐蚀问题变得极为复杂，必须通过深入系统的研究加以揭示。

中国石油西南油气田公司天然气研究院（以下简称天然气研究院）在多因素共存条件下对高含硫气田的腐蚀行为进行了研究，认为：在高含硫气田H2S和CO2共存的条件下，影响腐蚀的主导因素为水中C1－含量和元素硫含量。气田产出水中Cl－含量由O增加到3%，腐蚀速率增加较快；水中Cl－含量由3%增加到6%，腐蚀速率增加幅度相对较小。天东5－1井在线腐蚀试验装置的现场试验表明，水中Cl－含量由123mg/L增加到7670mg/L时，立式罐（模拟井下条件）中，VM80SS的腐蚀速率由0.028mm/a增加到0.192mm/a；卧式罐（模拟地面条件）中，L360的腐蚀速率由0.162mm/a增加到1.267mm/a。在天东5－5井产出凝析水中加入天东5－5井的污泥（95%为元素硫）将试片完全浸没，L245的腐蚀速率由0.058mm/a增加到13.488mm/a。因此，可以预测，高Cl－含量地层水汇集或元素硫沉积管线部位的腐蚀严重，应予以重视。

三、高含硫气田的控制技术的发展历程

3.1材料方面的选择以及实践使用后的评价

通常情况，井下使用的抗腐蚀性的油套管材建造材料是由低合金钢及低碳钢构成。但无论上述哪一种材料并不适于在所用条件下使用。如果处于含有高硫化氢具有强腐蚀性的状况时，那么应选用镍含量较高的耐蚀合金。例如最常用的（825C276）等等。在高含硫天然气的地面上采用低碳钢或者是低合金钢作为集输系统管线，一般采用2O号钢或者是X52，在腐蚀性相对强且环境恶劣的情况下，应该采用耐蚀金属。22Cr的耐腐蚀性就极强，目前关于耐腐蚀性材料一般都是由双金属复合管制造，成本也相对比耐蚀合金管低。对于高含硫气田开采时所使用的材料选择与使用后的评价，主要是依照在实践的过程中所得到的数据，在进行模拟油气田复杂工程时，在含有硫化氢以及二氧化碳伴随着高温高压的情况下，观察腐蚀的静态情况针对腐蚀的动态进行评价。

3.2关于缓蚀剂所具有的防腐技术特点以及效果

关于油田腐蚀防护技术种类比较多，但是最常被人们所采用的就是耐腐蚀材料防腐蚀涂层。其中得到人们广泛好评被人们普遍应用的就是碳钢加缓蚀剂对腐蚀的控制法，这种控制法不仅成本低，优点比较多。但是目前我国油田开发中采用较好的缓蚀剂是季铵盐类的化学物质。在这类化学物质中含有一定量的N，S，P等有机化学物质，对材料起到一定的保护作用。

3.3对于腐蚀性的检测以及检测的技术应用

对高含硫气田中的腐蚀检测技术相对比较丰富，但是采用最多的就是线性极化探针技术和电阻探针技术，但是不同的技术在监测时对腐蚀性的适应性不同，我国近些年来，最常采用的就是氢探针技术，这种技术最常被人们应用在实践中得到了保障，例如，在龙岗气田的开发中，采用探针，加上腐蚀挂片，以及各种监测腐蚀性的检测技术，使得该气田腐蚀监测技术体系在进行监测的过程中获取了准确的数据，以便为防腐制定有效措施。

3.4我国的含硫气田腐蚀技术的应用

当前我国最具典型的油田开发实例就是普光气田和龙岗气田。普光气田所采用的开发模式是与外国进行合作完成，一些相关的防腐方案和材料的选择都是以外国产品为第一选择在各个层次上采用的耐腐蚀性管材都是经过严谨的挑选和监测，主要都是以镍基合金为主要材料。而龙岗的油田开发走的是自主的开发道路，以安全为主，管道采用进口的G3，但是油管的材质是我们国内生产BG95SS，BG1lOSS，这种国内外产品的相互结合，不仅保障了管道的安全性也降低了成本，同样能够取得好的防腐效果，使得气田在开发的过程中能够安全，平稳的进行。

四、国内高含硫气田腐蚀控制技术应用实例

国内高含硫气田开发典型实例有中国石油化工集团公司普光气田和中国石油天然气集团公司龙岗气田。普光气田的开发模式采用的是与国外深度合作，材料选择及评价、防腐方案制订、缓蚀剂的选择均以国外产品为主，其井下油管选用了进口镍基合金油管，后期少数井采用了宝山钢铁股份有限公司的国产镍基合金油管，井口到一级节流的管线采用了825镍基合金，焊接材料为625镍基合金，站内其他管线和集输管线采用L360MCS和L360QCS，地面集输管线部分采用了德国Buting公司制造的X52/825液压双金属复合管，采用的缓蚀剂是国外CI－1204和CI－565。而龙岗高含硫气田的开发则走了自主开发的道路，其井下部分油管采用进口G3镍基合金，在确保安全的基础上大胆使用了BG95SS、BG110SS等国内油管材质，大大节省了费用，地面建设工程则在优化集输工艺的基础上采用了L360NCS、L360QCS、L245NCS等国产碳钢材质，配合国产专利缓蚀剂CT2－19和CT2－19B缓蚀剂内防腐工艺，取得了良好的防腐效果，保障了气田的安全、平稳、经济运行。

结语

无论是前期的材料选择，还是使用过程时的数据采集以及后期评价，高含硫气田腐蚀控制均需从优化的角度出发，在实施各项检测时需结合一定的腐蚀监测的到位设置，从而使整体形成一个较为的系统的方案，在不同的条件下，均能了解腐蚀性的特性，以此进一步掌握控制腐蚀技术。

参考文献：

[1]胡永碧，谷坛.高含硫气田腐蚀特征及腐蚀控制技术[J].天然气工业，2O12.

[2]吕杉.高含硫气田集输系统腐蚀和腐蚀控制[J].石油规划设计，2002.

[3]段永锋，于凤昌.油气田缓蚀剂评价方法进展[J].全面腐蚀控制，2013.

作者简介：

姓名：范涛出生年：1987性别：男籍贯：陕西延安民族：汉学历：大学本科供职单位:延长石油（集团）有限责任公司油气勘探公司