西南油氣田天然氣開發腐蝕控制技術進展
2024-06-13 16:22:10
作者：油氣儲運 來源：油氣儲運
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近日，2024年國際腐蝕防護與應用大會在重慶隆重召開。西南油氣田公司油氣田開發首席專家文紹牧作了《西南油氣田天然氣開發腐蝕控制技術進展》的主題報告，詳細介紹了西南油氣田公司在天然氣開發過程中腐蝕控制技術的發展歷程、關鍵技術新進展以及展望等方面的內容。
自1959年6月四川石油管理局首次在嘉陵江組地層天然氣中發現硫化氫以來，已有60余年歷史。幾十年來，西南油氣田公司在川渝地區成功開發了數十個含硫氣田，以硫化氫為主帶來的腐蝕問題使安全生產經受了嚴峻考驗。近十余年，公司在非常規氣田領域持續攻關，從無到有，取得顯著成效，但微生物引起的腐蝕問題又給安全生產帶來新的挑戰。圍繞氣田開發腐蝕控制需求，公司提出了“整體規劃、主動防護、動態調整”的管理理念，自主攻關形成了針對內腐蝕和外腐蝕控制的特色技術體系，實現了全流程、全生命周期、全區域范圍的整體腐蝕控制。建成了國內最苛刻的高含硫室內評價實驗室和國內高含硫氣田材料現場中試基地，具備評價5大類材料、11種腐蝕類型的能力，獲國家CMA認證資質。自主研發3大類18種防腐藥劑產品，可滿足油氣田井下至地面的腐蝕防護需求。自主研發6項集群化測試與評價設備，實現集測試儀器、測試方法和分析評價于一體的管道陰極保護體系。腐蝕控制現場應用效果顯著，常規氣田平均腐蝕速率控制在0.016 mm/a，2023年集輸氣管道綜合失效率0.00014次/(千米·年)，非常規氣田2019年至2023年整體失效率降低95%以上，腐蝕控制技術進一步推廣至吉林油田、浙江油田、南方油田、大港油田和海外阿姆河氣田等。圍繞生產需求，自主創新攻關氣田開發腐蝕控制“卡脖子”技術，全力打造“原創技術策源地”，通過“以防為主，防治結合”，為氣田安全高效清潔生產保駕護航。
自主構建了元素硫腐蝕評價方法和元素硫沉積預測模型；開發了中國石油首個具有自主知識產權的元素硫沉積預測管理系統，可在實際工況條件下分析生產系統元素硫分布，為科學配產、優化集輸系統運行等提供技術支撐。自主研發了微生物腐蝕評價裝置及方法，構建了微生物腐蝕分析評價技術，明確了非常規氣田腐蝕主控因素，從微觀動力學層面揭示了腐蝕發展過程。
自主建立了耐蝕合金雙金屬復合管及焊縫耐蝕性能全面評價技術，明確了復合管及焊縫耐腐蝕和抗開裂性能，支撐了雙金屬復合管在陸上天然氣整裝氣田鐵山坡氣田的首次大規模應用。形成了鎳基合金耐蝕評價方法及程序，首次提出了國產鎳基合金在高含硫氣田中的適用條件，有力支撐了羅家寨、龍王廟、鐵山坡等氣田井下鎳基合金油管的材質優選和防腐應用，保障了氣井安全平穩生產。針對特高含硫氣田工況苛刻復雜，對緩蝕劑性能要求高，自主研發長效膜緩蝕劑，首次實現國產化緩蝕劑在特高含硫氣田應用。自主研發第三代抗生物膜型殺菌劑及配套智能加注工藝，有效解決非常規氣田腐蝕失效難題。自主研發濕氣管道內腐蝕直接評價技術；首次建立基于風險的區域內腐蝕優先評價管道識別方法，實現了內腐蝕高風險管道快速篩選，提高了完整性管理針對性。自主創建檢測周期1天以內、檢測下限100級、可檢測硫酸鹽還原菌活菌的快速檢測方法，研制出國內首個硫酸鹽還原菌快速檢測試劑盒，有效解決傳統檢測方法周期長、效率低等問題。應用大數據和機器學習等技術，構建 了集大數據管理、預測/監測、風險評估、實時預警、控制管理等于一體的腐蝕數據與控制管理平臺。形成區域腐蝕控制快速響應機制，提升了腐蝕預知預判能力，解決了腐蝕風險管控滯后難題，提升了管理效率。建立了陰極剝離評價指標體系，實現多類型多因素防腐層陰極剝離狀態的精準識別。建立了陰極保護智能管理系統，實現陰極保護數據自動采集、遠傳與集中管理，提升管道陰極保護管理水平。形成針對軌道交通動態和特高壓直流干擾下的雜散電流干擾防控技術。
四川盆地天然氣安全、高效開發對于助力千億立方米天然氣產能基地建設和國家“雙碳”目標實現具有重要意義，面對特高含硫氣田、深層非常規氣田規模開發，萬米深井科探工程不斷探索，CCUS-EGR全面實施，生產過程中腐蝕環境愈發苛刻復雜，這些都對腐蝕控制和安全生產提出了更高要求和嚴峻挑戰。硫化氫、元素硫及應力混合作用下的焊縫環境開裂行為和失效機制還需進一步明確。雙金屬復合管、鎳基合金等新材料全生命周期的適應性和監/檢測技術需進一步研究。硫沉積下生產系統腐蝕風險加劇，缺乏元素硫沉積預防及在線治理技術。隨著非常規氣田深層化和規模化，材質耐蝕性能、藥劑耐溫性能需進一步增強。雙金屬、非金屬及內涂層等新型材料，缺陷類型復雜，尚無成熟的監/檢測技術。井下腐蝕環境惡劣，耐高溫的環空保護液、井下油管的選材及適應性及井下腐蝕監/檢測技術評價需深入研究。含硫化氫復雜條件下，管輸、注入和采出階段多因素耦合腐蝕機理復雜，腐蝕規律尚不明確，需深入研究。老舊管網/井筒對于CCUS/CCS工況的材料適應性及使用邊界需進一步明確。用于高CO2分壓環境的CCUS系統防腐藥劑亟需研發。隨著人工智能和數據驅動的快速發展，新材料基因組研發、藥劑AI智能研發，腐蝕失效的智能識別等技術需進一步布局與探索。
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