西南油氣田天然氣開(kāi)發(fā)腐蝕控制技術(shù)進(jìn)展
2024-05-28 16:24:52
作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù)
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近日，2024年國(guó)際腐蝕防護(hù)與應(yīng)用大會(huì)在重慶隆重召開(kāi)。西南油氣田公司油氣田開(kāi)發(fā)首席專家文紹牧作了《西南油氣田天然氣開(kāi)發(fā)腐蝕控制技術(shù)進(jìn)展》的主題報(bào)告，詳細(xì)介紹了西南油氣田公司在天然氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中腐蝕控制技術(shù)的發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)新進(jìn)展以及展望等方面的內(nèi)容。
技術(shù)演進(jìn)
數(shù)十年的探索與突破
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(fā)現(xiàn)硫化氫以來(lái)，已有60余年歷史。幾十年來(lái)，西南油氣田公司在川渝地區(qū)成功開(kāi)發(fā)了數(shù)十個(gè)含硫氣田，以硫化氫為主帶來(lái)的腐蝕問(wèn)題使安全生產(chǎn)經(jīng)受了嚴(yán)峻考驗(yàn)。近十余年，公司在非常規(guī)氣田領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)，從無(wú)到有，取得顯著成效，但微生物引起的腐蝕問(wèn)題又給安全生產(chǎn)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。圍繞氣田開(kāi)發(fā)腐蝕控制需求，公司提出了“整體規(guī)劃、主動(dòng)防護(hù)、動(dòng)態(tài)調(diào)整”的管理理念，自主攻關(guān)形成了針對(duì)內(nèi)腐蝕和外腐蝕控制的特色技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了全流程、全生命周期、全區(qū)域范圍的整體腐蝕控制。建成了國(guó)內(nèi)最苛刻的高含硫室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)內(nèi)高含硫氣田材料現(xiàn)場(chǎng)中試基地，具備評(píng)價(jià)5大類材料、11種腐蝕類型的能力，獲國(guó)家CMA認(rèn)證資質(zhì)。自主研發(fā)3大類18種防腐藥劑產(chǎn)品，可滿足油氣田井下至地面的腐蝕防護(hù)需求。自主研發(fā)6項(xiàng)集群化測(cè)試與評(píng)價(jià)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)集測(cè)試儀器、測(cè)試方法和分析評(píng)價(jià)于一體的管道陰極保護(hù)體系。
國(guó)內(nèi)唯一高含硫氣田材料現(xiàn)場(chǎng)中試基地
高含硫氣田腐蝕分析評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室
腐蝕控制現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著，常規(guī)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(guī)氣田2019年至2023年整體失效率降低95%以上，腐蝕控制技術(shù)進(jìn)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。
創(chuàng)新成果
關(guān)鍵技術(shù)新高度
圍繞生產(chǎn)需求，自主創(chuàng)新攻關(guān)氣田開(kāi)發(fā)腐蝕控制“卡脖子”技術(shù)，全力打造“原創(chuàng)技術(shù)策源地”，通過(guò)“以防為主，防治結(jié)合”，為氣田安全高效清潔生產(chǎn)保駕護(hù)航。自主構(gòu)建了元素硫腐蝕評(píng)價(jià)方法和元素硫沉積預(yù)測(cè)模型；開(kāi)發(fā)了中國(guó)石油首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的元素硫沉積預(yù)測(cè)管理系統(tǒng)，可在實(shí)際工況條件下分析生產(chǎn)系統(tǒng)元素硫分布，為科學(xué)配產(chǎn)、優(yōu)化集輸系統(tǒng)運(yùn)行等提供技術(shù)支撐。自主研發(fā)了微生物腐蝕評(píng)價(jià)裝置及方法，構(gòu)建了微生物腐蝕分析評(píng)價(jià)技術(shù)，明確了非常規(guī)氣田腐蝕主控因素，從微觀動(dòng)力學(xué)層面揭示了腐蝕發(fā)展過(guò)程。
室內(nèi)評(píng)價(jià)細(xì)菌腐蝕形貌
自主建立了耐蝕合金雙金屬?gòu)?fù)合管及焊縫耐蝕性能全面評(píng)價(jià)技術(shù)，明確了復(fù)合管及焊縫耐腐蝕和抗開(kāi)裂性能，支撐了雙金屬?gòu)?fù)合管在陸上天然氣整裝氣田鐵山坡氣田的首次大規(guī)模應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)首個(gè)焊縫耐蝕性能整管評(píng)價(jià)裝置
形成了鎳基合金耐蝕評(píng)價(jià)方法及程序，首次提出了國(guó)產(chǎn)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(zhì)優(yōu)選和防腐應(yīng)用，保障了氣井安全平穩(wěn)生產(chǎn)。
國(guó)產(chǎn)鎳基合金在高含硫氣田應(yīng)用范圍推薦
3.藥劑研發(fā)及應(yīng)用技術(shù)
針對(duì)特高含硫氣田工況苛刻復(fù)雜，對(duì)緩蝕劑性能要求高，自主研發(fā)長(zhǎng)效膜緩蝕劑，首次實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化緩蝕劑在特高含硫氣田應(yīng)用。自主研發(fā)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(guī)氣田腐蝕失效難題。
首個(gè)國(guó)產(chǎn)預(yù)膜緩蝕劑在特高含硫氣田應(yīng)用
4.腐蝕監(jiān)/檢測(cè)技術(shù)
自主研發(fā)濕氣管道內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)技術(shù)；首次建立基于風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)腐蝕優(yōu)先評(píng)價(jià)管道識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)腐蝕高風(fēng)險(xiǎn)管道快速篩選，提高了完整性管理針對(duì)性。天然氣濕氣管道內(nèi)腐蝕預(yù)測(cè)系統(tǒng)自主創(chuàng)建檢測(cè)周期1天以內(nèi)、檢測(cè)下限100級(jí)、可檢測(cè)硫酸鹽還原菌活菌的快速檢測(cè)方法，研制出國(guó)內(nèi)首個(gè)硫酸鹽還原菌快速檢測(cè)試劑盒，有效解決傳統(tǒng)檢測(cè)方法周期長(zhǎng)、效率低等問(wèn)題。
硫酸鹽還原菌快速檢測(cè)試劑盒現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
應(yīng)用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，構(gòu)建 了集大數(shù)據(jù)管理、預(yù)測(cè)/監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、實(shí)時(shí)預(yù)警、控制管理等于一體的腐蝕數(shù)據(jù)與控制管理平臺(tái)。形成區(qū)域腐蝕控制快速響應(yīng)機(jī)制，提升了腐蝕預(yù)知預(yù)判能力，解決了腐蝕風(fēng)險(xiǎn)管控滯后難題，提升了管理效率。
腐蝕數(shù)據(jù)與控制管理平臺(tái)主體功能架構(gòu)
建立了陰極剝離評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)多類型多因素防腐層陰極剝離狀態(tài)的精準(zhǔn)識(shí)別。建立了陰極保護(hù)智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、遠(yuǎn)傳與集中管理，提升管道陰極保護(hù)管理水平。形成針對(duì)軌道交通動(dòng)態(tài)和特高壓直流干擾下的雜散電流干擾防控技術(shù)。
陰極保護(hù)運(yùn)行數(shù)據(jù)管理
四川盆地天然氣安全、高效開(kāi)發(fā)對(duì)于助力千億立方米天然氣產(chǎn)能基地建設(shè)和國(guó)家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義，面對(duì)特高含硫氣田、深層非常規(guī)氣田規(guī)模開(kāi)發(fā)，萬(wàn)米深井科探工程不斷探索，CCUS-EGR全面實(shí)施，生產(chǎn)過(guò)程中腐蝕環(huán)境愈發(fā)苛刻復(fù)雜，這些都對(duì)腐蝕控制和安全生產(chǎn)提出了更高要求和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。硫化氫、元素硫及應(yīng)力混合作用下的焊縫環(huán)境開(kāi)裂行為和失效機(jī)制還需進(jìn)一步明確。雙金屬?gòu)?fù)合管、鎳基合金等新材料全生命周期的適應(yīng)性和監(jiān)/檢測(cè)技術(shù)需進(jìn)一步研究。硫沉積下生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)加劇，缺乏元素硫沉積預(yù)防及在線治理技術(shù)。隨著非常規(guī)氣田深層化和規(guī)?；馁|(zhì)耐蝕性能、藥劑耐溫性能需進(jìn)一步增強(qiáng)。雙金屬、非金屬及內(nèi)涂層等新型材料，缺陷類型復(fù)雜，尚無(wú)成熟的監(jiān)/檢測(cè)技術(shù)。井下腐蝕環(huán)境惡劣，耐高溫的環(huán)空保護(hù)液、井下油管的選材及適應(yīng)性及井下腐蝕監(jiān)/檢測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)需深入研究。含硫化氫復(fù)雜條件下，管輸、注入和采出階段多因素耦合腐蝕機(jī)理復(fù)雜，腐蝕規(guī)律尚不明確，需深入研究。老舊管網(wǎng)/井筒對(duì)于CCUS/CCS工況的材料適應(yīng)性及使用邊界需進(jìn)一步明確。用于高CO2分壓環(huán)境的CCUS系統(tǒng)防腐藥劑亟需研發(fā)。隨著人工智能和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的快速發(fā)展，新材料基因組研發(fā)、藥劑AI智能研發(fā)，腐蝕失效的智能識(shí)別等技術(shù)需進(jìn)一步布局與探索。
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