外媒 EPMAG 一篇文章提到,油田管件內(nèi)壁腐蝕是油田普遍存在的問(wèn)題。腐蝕的誘因很多,包括 H 2 S、CO 2 、溶解氧、含鹽廢水、高酸性土壤條件等等。腐蝕造成的損壞可導(dǎo)致嚴(yán)重后果,如減產(chǎn)、維修停機(jī),甚至可能導(dǎo)致設(shè)備的更換。
油氣公司每年因腐蝕造成的損失累計(jì)達(dá)數(shù)百億美元。油氣運(yùn)營(yíng)公司必須執(zhí)行安全及時(shí)的生產(chǎn)計(jì)劃,所以防止由腐蝕損壞造成故障是很重要的。如果不采取措施對(duì)管件內(nèi)壁腐蝕進(jìn)行防護(hù),大多數(shù)管件的壽命周期就會(huì)因腐蝕而大幅變短。
保護(hù)管件減少內(nèi)壁腐蝕的方法有很多種,其中最常用的兩種方法是內(nèi)壁涂層和襯層。然而,在確定使用哪一種方法之前,了解涂層和襯層的特點(diǎn)和功能是很有必要的,從而確定出哪一種方法在實(shí)際應(yīng)用中可以提供更加可靠的防護(hù)。
內(nèi)壁涂層
內(nèi)壁涂層最初需依賴有機(jī)溶劑,這種狀況在20世紀(jì)70年代美國(guó)頒布了 《清潔空氣法案》之后發(fā)生了改變。工業(yè)為了減少化學(xué)溶劑的使用,開(kāi)始制造粉末涂料,以求減少污染物排放。然而,粉末涂料常常是并不成功的,其原因有很多。粉末涂料很薄,耐久性不好,且很容易受影響出現(xiàn)損壞,也無(wú)法確保厚度一致。通常來(lái)說(shuō),薄的區(qū)域最先出現(xiàn)剝落現(xiàn)象,缺陷區(qū)域很容易變得越來(lái)越大,當(dāng)腐蝕損壞達(dá)到一定程度,整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)因管道失效而過(guò)早地被迫關(guān)閉。
這些年,很多粉末涂料都得到了改善,但是要知道涂層只有在特定環(huán)境和操作參數(shù)條件下才能發(fā)揮可靠的作用。
在高溫應(yīng)用條件下很容易出現(xiàn)粘附失效,而接觸到鋼絲繩工具或盤(pán)繞的管道操作時(shí),很容易對(duì)涂層造成損壞。
選擇使用哪一種粉末涂料之前,需要對(duì)每個(gè)備選涂料進(jìn)行合格性測(cè)試。選擇的過(guò)程必須謹(jǐn)慎,涂料標(biāo)準(zhǔn)不能同另一標(biāo)準(zhǔn)混淆,符合特定目的的試驗(yàn)過(guò)程中的測(cè)試需考慮到其對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的意義,因?yàn)橐恍?biāo)準(zhǔn)也許對(duì)于內(nèi)壁涂層并不適用。
內(nèi)壁管狀聚合物襯層
最常見(jiàn)的兩種襯層是熱固玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂(GRE)襯層和聚氯乙烯(PVC)襯層。GRE 襯層在高溫、高強(qiáng)度應(yīng)用條件下表現(xiàn)良好,而 PVC 襯層在低溫應(yīng)用條件下使用。最近研究出的一系列襯層,雖然耐化學(xué)性不同,但每種襯層材料許可的使用溫度相同,這是其最主要的突出特點(diǎn)。
圖1 PVC襯層和GRE襯層特點(diǎn)對(duì)比表
由于GER襯層具有很多獨(dú)特的特性,且耐久性良好,GRE 襯層可以更有效、更可靠地解決許多常見(jiàn)問(wèn)題。即便是在高溫應(yīng)用條件下,GRE 襯層仍具有始終如一的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,可以抵制情況的惡化。已證實(shí),GRE 襯層可以在廣泛的應(yīng)用條件下抵抗腐蝕性液體從而提供可靠持久保護(hù),包括注水、注 CO 2 、采氣、氣舉采油、含 H 2 S 環(huán)境、陸上和海上化學(xué)處理井等。(圖 1:PVC 襯層和 GRE襯層特點(diǎn)對(duì)比表,表明 GRE 襯層在管件防腐方面更具耐久性,應(yīng)用更為廣泛)據(jù)悉,Duoline Technologies 公司生產(chǎn) GRE 襯層的過(guò)程與其他廠家不同,傷口、環(huán)氧樹(shù)脂增強(qiáng)纖維經(jīng)先進(jìn)高溫固化工藝,從里到外加工襯層。這樣可以避免襯層壁生成氣泡,從而確保整個(gè)襯層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性一致。這種固化工藝生產(chǎn)出的內(nèi)部襯層平滑,已在市場(chǎng)上銷售。
內(nèi)部襯層安裝
內(nèi)部襯層系統(tǒng)是將堅(jiān)硬的 GRE 管插入到鋼管內(nèi),再用一種特制的灰漿將中間環(huán)形的空間填滿,灰漿凝固之后,襯層在鋼管內(nèi)安裝牢固,GRE 襯層與鋼管末端齊平切割下來(lái)。
一種名為“Flare”的模塑法蘭用于保護(hù) GRE 襯層的末端和灰漿,模塑法蘭靠粘合劑與襯層內(nèi)直徑相結(jié)合,經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的腐蝕屏障環(huán)(corrosionbarrier ring,縮寫(xiě) CBR)靠相對(duì)的模塑法蘭壓縮在了連接處。這些組件可以有效、可靠地保護(hù)整個(gè)管件不暴露在腐蝕性液體中。
對(duì) 于 美 國(guó) 石 油 學(xué) 會(huì)(AmericanPetroleum Institute,縮寫(xiě) API)來(lái)說(shuō),決策者需要選擇一種用彈簧鋼絲加固的耐油腈腐蝕屏障環(huán),使其在循環(huán)壓力下保持固定。對(duì)于優(yōu)質(zhì)的或?qū)S械穆菁y連接件,Duoline Technologies 公司提供玻璃增強(qiáng)的聚四氟乙烯腐蝕屏障環(huán) CBR,這款腐蝕屏障環(huán)是專為 DL-Ring 設(shè)計(jì)的。
正是“襯層—Flare 塑模法蘭—腐蝕屏障環(huán) CBR”組合起來(lái),和灰漿一同對(duì)鋼制管道和連接件進(jìn)行腐蝕防護(hù)。襯層和灰漿將內(nèi)部壓力負(fù)荷直接轉(zhuǎn)移給了鋼制管道,而鋼制管道正是整個(gè)設(shè)計(jì)中的承重構(gòu)件。
圖2 油田管件正在安裝GRE襯層
案例分析
墨西哥灣(GoM)的一處油井由于所處的環(huán)境條件十分惡劣,安裝了 GRE襯層。然而,在最初開(kāi)始進(jìn)行 GRE 襯層安裝的時(shí)候,客戶提出了挑戰(zhàn)。安裝襯層的工作人員不僅為客戶提供了技術(shù)支持,還在整個(gè)安裝過(guò)程中同客戶保持了良好的溝通,幫助客戶了解整個(gè)安裝過(guò)程的相關(guān)情況。Duoline Technologies 公司為客戶提供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員,監(jiān)督襯層安裝過(guò)程的各方面細(xì)節(jié),確保運(yùn)行正常,接下來(lái)還有一系列的應(yīng)對(duì)程序。
墨西哥灣第一處注水井襯層安裝的完成和運(yùn)行良好,證明了這項(xiàng)技術(shù)的成功,之后相繼又有八處油井安裝了襯層,采用的都是 GRE 襯層和 VAM 連接件。
這八處油井襯層安裝工程的完成,證明GRE 襯層對(duì)于墨西哥灣需要克服嚴(yán)苛的腐蝕性環(huán)境條件的公司來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)理想的選擇。
如何為油井管件選擇合理的防腐蝕技術(shù)呢?運(yùn)行人員需要了解涂層和襯層的基本特點(diǎn)和性能,并對(duì)襯層即將服役的環(huán)境條件進(jìn)行評(píng)估。GRE 襯層是一項(xiàng)十分可靠的選擇,可提供長(zhǎng)久有效的腐蝕防護(hù),應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。
圖3 GRE襯層比承載它的油田管件服役壽命更長(zhǎng)
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