文| 韓興剛　馮朋鑫　賴海濤　于淑珍　長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田研究中心

 

    2014 年底， 長(zhǎng)慶油田油氣當(dāng)量達(dá)到5500 萬(wàn)噸，成為中國(guó)內(nèi)陸第一大油氣田， 作為我國(guó)“陸上天然氣樞紐中心”，長(zhǎng)慶油田對(duì)保障國(guó)家能源安全發(fā)揮著重要作用， 其中生產(chǎn)的天然氣是京津地區(qū)、周邊城市天然氣需求的主力氣源。

圖1　長(zhǎng)慶油田蘇里格氣田供氣輻射圖

 

    作為長(zhǎng)慶油田的主力氣田-蘇里格氣田，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)和陜西省境內(nèi)，勘探面積5×104km2，建成產(chǎn)能230 億立方米， 也是迄今為止中國(guó)陸地最大整裝氣田。

 

    為保證氣田的穩(wěn)定安全生產(chǎn)，長(zhǎng)慶油田公司于2008 年底成立了蘇里格氣田研究中心，該中心是長(zhǎng)慶油田公司圍繞蘇里格氣田開(kāi)展專項(xiàng)技術(shù)研究和技術(shù)服務(wù)的科研機(jī)構(gòu)。主要承擔(dān)著蘇里格氣田開(kāi)發(fā)規(guī)劃、開(kāi)發(fā)方案編制、實(shí)施；氣藏動(dòng)態(tài)分析、提高采收率研究；增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)措施研究；現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支撐及新工藝新技術(shù)研究與推廣等工作。工作特點(diǎn)集地質(zhì)研究、方案部署、動(dòng)態(tài)分析、工藝配套、壓裂測(cè)試為一體，全過(guò)程、全方位技術(shù)研究與支撐服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)蘇里格氣田長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)提供強(qiáng)有力技術(shù)保障。

 

    隨著氣田開(kāi)發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大， 氣田集輸管網(wǎng)分布日益復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度逐年增加， 截止2014 年底，已建成骨架管網(wǎng)千余公里， 油氣集輸管道2200 余公里，作為天然氣集輸?shù)?ldquo;主動(dòng)脈”，承擔(dān)著氣田艱巨的安全生產(chǎn)集輸任務(wù)，管網(wǎng)腐蝕防護(hù)工作重要而必要。2010-2014 年，蘇里格氣田研究中心連續(xù)5 年推動(dòng)氣田管網(wǎng)防護(hù)工作穩(wěn)步開(kāi)展，從外腐蝕檢驗(yàn)到內(nèi)腐蝕評(píng)價(jià)，從離線檢測(cè)到在線監(jiān)測(cè)，從系統(tǒng)排查到整改完善，并逐步建立了腐蝕監(jiān)檢測(cè)技術(shù)體系，推動(dòng)了腐蝕監(jiān)測(cè)工作在蘇里格氣田的規(guī)范開(kāi)展。為氣田安全運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。

 

    全面牽頭管線外腐蝕檢測(cè)工作，填補(bǔ)氣田管網(wǎng)檢測(cè)空白

 

    為掌握氣田在役管線腐蝕狀況，保證氣田管線本質(zhì)安全，蘇里格氣田研究中心于2011 年對(duì)氣田100 余公里管線引入了外腐蝕檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)不同管徑、不同類型防腐層、不同服役年限管線開(kāi)展外腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)。為全面系統(tǒng)做好技術(shù)評(píng)價(jià)，采用PCM（交流電流衰減法）進(jìn)行全線外防腐層檢測(cè)，引入CIPS/DCVG（密間隔電位法/ 直流電位梯度電法）組合測(cè)量法，首次實(shí)現(xiàn)DCVG 對(duì)防腐層檢測(cè)與CIPS 對(duì)陰極保護(hù)電位測(cè)試的同步，同時(shí)，對(duì)所評(píng)價(jià)管線沿線敷設(shè)環(huán)境及所屬陰極保護(hù)系統(tǒng)均進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在氣田逐步推廣至例行開(kāi)展，并在此基礎(chǔ)上形成了《蘇里格氣田管線腐蝕檢測(cè)管理指導(dǎo)意見(jiàn)》，規(guī)范氣田檢測(cè)作業(yè)。

 

 

    推廣外腐蝕檢測(cè)，引領(lǐng)內(nèi)腐蝕評(píng)價(jià)

 

    在繼續(xù)推動(dòng)開(kāi)展外腐蝕檢測(cè)工作的基礎(chǔ)上，蘇里格氣田研究中心首次在氣田開(kāi)展管線內(nèi)腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)工作。引入基于流場(chǎng)分析的管道內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)技術(shù)，借助計(jì)算流體力學(xué)（CFD,Computational Fluid Dynamics），對(duì)管道流體流場(chǎng)與腐蝕狀況進(jìn)行數(shù)值模擬，綜合考慮影響內(nèi)腐蝕的多種關(guān)鍵因素，預(yù)測(cè)管道的沖蝕、腐蝕情況，尋找整個(gè)管系的最薄弱位置，通過(guò)內(nèi)腐蝕危險(xiǎn)點(diǎn)確定檢測(cè)和監(jiān)測(cè)位置，指導(dǎo)更有針對(duì)性地開(kāi)展檢測(cè)工作。并綜合利用有限元應(yīng)力仿真計(jì)算分析、流體仿真計(jì)算模擬、陰保建模以及相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展剩余強(qiáng)度計(jì)算、壁厚減薄趨勢(shì)預(yù)測(cè)、剩余壽命預(yù)測(cè)等工作。

 

 

    通過(guò)對(duì)管線的全面檢測(cè)評(píng)價(jià)及分析， 對(duì)氣田管線內(nèi)外腐蝕狀況有了比較清晰的了解，掌握了大量管線防腐層及腐蝕關(guān)鍵參數(shù)，為今后氣田管線的有效管理提供了第一手?jǐn)?shù)據(jù)，為確保管網(wǎng)系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行做了有力的技術(shù)保障，同時(shí)初步建立了一套全面、科學(xué)的蘇里格氣田管線檢測(cè)評(píng)價(jià)分析方法及技術(shù)體系。

 

    建立集輸管網(wǎng)數(shù)字化腐蝕在線監(jiān)檢測(cè)體系，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)同領(lǐng)域空白

 

    隨著氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)，初期開(kāi)展的相對(duì)簡(jiǎn)單的、零星的、分散式的腐蝕監(jiān)檢測(cè)與評(píng)價(jià)工作已經(jīng)不能滿足集輸系統(tǒng)日益復(fù)雜的需要，埋地集輸管道的日常運(yùn)行、檢測(cè)評(píng)價(jià)以及維修維護(hù)的工作量大、資料龐雜，因此， 建立氣田集輸管道完整性管理數(shù)據(jù)體系，是一項(xiàng)必要而緊迫的任務(wù)，也是根除事后補(bǔ)救， 全面推行事前預(yù)防策略的根本技術(shù)保障。為此，蘇里格氣田研究中心在歷年成果研究基礎(chǔ)上，結(jié)合氣田實(shí)際，建立了蘇里格氣田集輸管網(wǎng)數(shù)字化腐蝕在線監(jiān)檢測(cè)體系，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平。

 

    2014 年，為引導(dǎo)管線管理思路由被動(dòng)維修至主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)轉(zhuǎn)變，對(duì)氣田集輸管線開(kāi)展在線監(jiān)測(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究，自主研發(fā)了基于無(wú)線多通道超聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的管道壁厚在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正式上線運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)與離線檢測(cè)的相互補(bǔ)充，標(biāo)志著蘇里格氣田管網(wǎng)及設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)正式開(kāi)啟 “在線”新模式。

圖6　數(shù)字化腐蝕監(jiān)檢測(cè)評(píng)價(jià)體系思路圖

 

    蘇里格氣田作為現(xiàn)代化科技?xì)馓锎恚?數(shù)字化建設(shè)成為氣田經(jīng)濟(jì)、有效、規(guī)模開(kāi)發(fā)的主流基礎(chǔ)。目前已將腐蝕在線監(jiān)檢測(cè)系統(tǒng)嵌入該平臺(tái)。

 

    取得的知識(shí)產(chǎn)權(quán)

 

    以上腐蝕監(jiān)測(cè)體系的建立是蘇里格氣田研究中心引領(lǐng)氣田腐蝕防護(hù)工作系統(tǒng)推進(jìn)所取得的成果。

 

    從開(kāi)展腐蝕監(jiān)檢測(cè)工作以來(lái)，該中心注重對(duì)科研成果有形化的總結(jié)，建立了蘇里格氣田分級(jí)分類完整性管理實(shí)施模式， 從腐蝕、第三方破壞、本質(zhì)安全、失效可能性等方面出發(fā)，將所轄管線分為一二三類，方便后期重點(diǎn)管理，為管道完整性管理的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。制定了《蘇里格氣田管線分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》及《蘇里格氣田天然氣管線腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)及修復(fù)作業(yè)規(guī)范》， 將研究成果盡快形成相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)氣田生產(chǎn)，前后在氣田腐蝕與防護(hù)專業(yè)范圍，獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3 項(xiàng)， 獲得長(zhǎng)慶油田公司技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)4 項(xiàng)，申報(bào)國(guó)家專利、軟件著作權(quán)6 項(xiàng)，同步在國(guó)內(nèi)外期刊公開(kāi)發(fā)表5 篇文章。

 

    多年來(lái)，該中心致力氣田管網(wǎng)防腐工作， 引導(dǎo)管線防護(hù)工作由“被動(dòng)維修”至“主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)”，未來(lái)將努力逐步啟動(dòng)、推行管道完整性管理方法，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)與數(shù)字化技術(shù)的無(wú)縫融合，力爭(zhēng)在所轄管道上基本完成一個(gè)完整性管理循環(huán)，全面改善管道系統(tǒng)本質(zhì)安全狀況、確保管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行， 為建設(shè)綠色和諧氣田做出積極貢獻(xiàn)。