1 前言

隨著海洋油氣田開發年限的增加，海底管道輸送介質會發生相應變化。此外，平臺增產、新井開發、鉆修井、封存等作業，也會給海底管道輸送介質帶來顯著的變化。隨之而來，內腐蝕風險管控難度的也相應增加。

通過對介質組分的監控來反應腐蝕風險變化和措施效果，是對海底管道內腐蝕控制最常用且有效的手段之一。

通過介質組分連續監測，可以洞察由工況調整引起的腐蝕數據的變化、可以快速掌握內腐蝕數據波動規律和數據基線、可以與工況數據聯動分析腐蝕數據與內腐蝕狀況的本征聯系關聯等，最終快速有效的掌握海管腐蝕發展趨勢，從而制定更加具有針對性的措施。

2 介質組分檢測的重要性

介質組分檢測是“腐蝕風險管控的第一站、也是最重要的一站”。理由如下：

首先，介質組分系統全面的檢測，是細致入微的洞察管道內部狀態的重要方法。類似于人體標準化體檢，通過往復式體檢后，對單個指標的定向分析、多個指標的對標分析等手段，反映出海底管道（或人體）目前的整體狀態，以及需要關注的指標項、未來對“管道健康”保持的注意事項等。

其次，獲取準確性高、規范性強的數據，為后續措施制定提供核心保障。技術再高明的主任醫師，診病也要有準確及時的化驗單結果。將測試標準和設備應用深入融合，生成可重復度強的數據，是任何一類檢測工作都不斷探索的要點。畢竟，失之毫厘，謬以千里。

最后，對癥下藥后的效果評估，仍需要利用介質組分數據的變化來反饋。如制定如下措施：化學藥劑加注、清管作業、工藝調整等來緩解腐蝕，措施實施后的周期內，通過對應指標的加密監測，來驗證原因診斷的正確性和效果的即時性。

3 介質組分檢測的內容

海管介質組分檢測，主要包含以下工作內容：

腐蝕性氣體：CO₂、H₂S、溶解氧；

腐蝕性指標：pH值、鐵離子；

腐蝕性離子：Cl^-、HCO₃^-；

結垢性離子：SO₄^2-、Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺等；

微生物：SRB、FB、TGB等；

其他檢測等。

3.1 腐蝕性氣體檢測

CO2含量：二氧化碳腐蝕屬于去氫極化腐蝕，往往比相同pH值的強酸腐蝕更嚴重。

H₂S：硫化氫溶于水中后電離呈酸性，使管材受到電化學腐蝕，造成管壁減薄或局部點蝕穿孔。

溶解氧：CO₂-H₂O水體系中隨著溶解氧濃度增加，碳鋼的腐蝕速率快速升高，甚至可比無溶解氧環境中的碳鋼腐蝕速率升高15倍。

其中，CO₂、H₂S的摩爾含量、分壓是內腐蝕最重要的“風向標”，也是防腐措施中藥劑篩選及評價、材質選擇、工藝控制的核心數據。

3.2 腐蝕性指標檢測

pH值：pH值是管道酸度的綜合指標，受到CO₂、H₂S、HCO₃^-、Cl^-、水化學等綜合因素的影響。因此pH值的顯著波動，都應該重點去捕捉和分析的重點。

鐵離子：通過海管上下岸兩端的鐵離子差值可以計算出海管階段性的平均腐蝕速率，也是海管內腐蝕風險狀態和發展的重要依據。

3.3 腐蝕性離子檢測

氯離子：Cl^-對金屬腐蝕的影響表現在兩個方面：一是降低材質表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進局部腐蝕；另一方面使得CO₂在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質的腐蝕。

碳酸氫根：腐蝕介質中的HCO₃^-會使溶液pH增大，從而減小FeCO₃^-的溶解度，降低碳鋼的腐蝕速率。

3.4 結垢性離子檢測

介質中結垢性離子主要包括：SO₄^2-、Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺等。

介質中結垢性離子的濃度關系到海底管道內生產水的結垢傾向，如果海管內CaCO₃、CaSO₄以及BaSO₄等碳酸鹽及硫酸鹽類化合物的結垢傾向較高，且在海底管道內形成了結垢，會造成嚴重的垢下腐蝕風險。

3.5 微生物細菌檢測

硫酸鹽還原菌（SRB）：SRB還原生成的硫化氫會腐蝕鋼鐵，形成硫化亞鐵的沉積物，又會引起垢下氧的濃差電池腐蝕，還會形成電偶腐蝕。

腐生菌（TGB）：其繁殖時產生的粘液極易因產生氧濃差而引起電化學腐蝕，并會促進硫酸鹽還原菌（SRB）等厭氧微生物的生長和繁殖。

鐵細菌（FB）：在水中能使亞鐵化合物氧化，并使之生成三價的氫氧化鐵沉淀。沉淀物聚集在細菌周圍產生大量的棕色黏泥，導致管道的點蝕和銹瘤的形成。

3.6 其他項目的檢測

其他項目檢測的目的是為開發新油田（或新油區）、油田生產管理等提供分析數據。主要包含：天然氣組分檢測和原油檢測分析。

4 關于介質組分檢測的建議

4.1 人員專業化

遵循安全規定，熟悉現場流程；

具備專業專業認證，熟練掌握各項檢測技術；

了解海管內腐蝕相關知識，對數據波動或異常有技術敏感性。

4.2 操作規范化

專業人員進場后，與現場人員對接取樣、檢測方案；

出具取樣和檢測工作SOP；

開具作業許可證，保證各作業環節安全；

人員、設備進入指定位置按照SOP進行作業；

設備操作應嚴格遵守標準規范，重復測試數據穩定后方可記錄；

明確記錄各作業環節數據、標識樣品名稱，使用防爆相機對關鍵作業環節拍照留底。

4.3 設備標準化

密閉性：取樣、檢測設備確保不受外界環境污染，特別是防爆氧，最大程度反映海底管道內真實環境；

便攜性：設備實現小型化、輕量化、便攜化，適應海上平臺現場環境；

時效性：重要的數據檢測在現場完成，取樣后短時間內進行，發現異常數據后可第一時間發出預警，開展數據分析；

準確性：取樣、檢測和樣品保存設備、材料均需符合國家標準要求；并按照標準規定的時間進行校正。

4.4 報告格式化

格式化、規范化的數據匯報格式，更利于數據流轉和對標。因此，建議檢測報告構成如下：

明確作業單位和人員資質；

明確作業方案、流程和使用設備；

明確每組數據的采集時間、位置、工況特征；

明確報告中應展示的數據種類、分析圖表；

明確結論和建議的參考依據；

附件包含便于錄入數據管理系統的標準數據記錄表、現場作業照片、樣品保存照片等。