基本信息
- 項目名稱：
- 油田集輸管道腐蝕與防護技術(shù)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 項目首次采用自行研制的污水電解微泡氣浮設(shè)備對污水進行電解處理，大大降低了硫化氫、氯離子、硫酸根、碳酸氫根等有害物質(zhì)的含量，污水中的有害細菌也全被殺死，還采用了緩蝕劑添加和管道內(nèi)外涂層技術(shù)（聚乙烯涂層與鎳鐵合金鍍層相結(jié)合），提高了管道的耐腐蝕性能，達到了預(yù)防管道設(shè)備腐蝕的目的。項目已經(jīng)申請國家專利，且研究成果已在吉林油田乾安、英臺、新立等十幾個采油廠投入使用，從腐蝕機理和腐蝕防護上均獲得重大突破。
- 詳細介紹：
- 腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素。隨著油田開發(fā)的不斷深入,原油生產(chǎn)已進入特高含水生產(chǎn)期,因此油田地面生產(chǎn)系統(tǒng)的主要部分,基本上已屬于一個高含油污水系統(tǒng)。高礦化度和強腐蝕性的污水是造成管道容器腐蝕破壞的主要因素之一。吉林油田集輸管道不同區(qū)塊具有各自的腐蝕特點，采油廠水質(zhì)主要是硫化氫腐蝕，近年來，對乾安、英臺、大情字等油田井的腐蝕結(jié)垢研究始終沒有停止過，但沒有從根本上解決問題，內(nèi)腐蝕結(jié)垢也越來越嚴重。油田水質(zhì)惡化程度加劇，管道內(nèi)涂層脫落現(xiàn)象時有發(fā)生。吉林乾安、英臺、前大、大情字等油田由于內(nèi)腐蝕原因造成的集油干線、支干線、單井管線、計量間（管匯、計量泵）、注水管線、伴熱管線等相繼開始連續(xù)發(fā)生腐蝕穿孔。集輸、注水管線結(jié)垢嚴重，清垢、堵漏工作非常繁重。由于單井含水不斷增高，水質(zhì)又極其惡劣，含有如：H2S、Cl-、HCO3-、SO42-、Ca2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+大量的腐蝕結(jié)垢介質(zhì)，并存在大量的硫酸鹽還原菌。致使產(chǎn)出水在油管線下部污水積聚區(qū)腐蝕穿孔。在油氣田開采領(lǐng)域，人們經(jīng)過長期深入細致地研究，對硫化氫（H2S）在石油、天然氣開采設(shè)備和輸送管線方面產(chǎn)生的腐蝕機理和規(guī)律，以及防護措施等都已形成了較為成熟的理論和具體方法。但對CO2和H2S共同作用產(chǎn)生的腐蝕及影響因素和規(guī)律還沒有系統(tǒng)的認識。此項目的開展首先針對乾安、大情字井的內(nèi)腐蝕和結(jié)垢問題，也是吉林油田的增儲上產(chǎn)的關(guān)鍵所在。該項目主要是研究吉林油田集輸管道的腐蝕機理，針對腐蝕成因，制定相應(yīng)的防護措施和解決方案。保障集輸管道的正常運行輸送，達到預(yù)防管道設(shè)備腐蝕的目的，避免重大事故的發(fā)生。同時為管道設(shè)計和鋪設(shè)提供更好的技術(shù)支持（如：管道采取內(nèi)涂層設(shè)計或水質(zhì)處理的方法減緩管道的腐蝕）具有重大意義。在一些主力油氣田H2S和CO2含量很高，如西南、華北油田、長慶、大慶油田等均出現(xiàn)因H2S和CO2腐蝕導(dǎo)致油井報廢，造成巨大的經(jīng)濟損失和事故，其已成為當今石油天然氣工業(yè)中普遍存在而又難以完全解決的問題，影響著我國油氣工業(yè)的發(fā)展。我們首先針對CO2和H2S共同作用對金屬的腐蝕機理進行研究，我們的研究方向填補了國內(nèi)空白。在對腐蝕機理研究的基礎(chǔ)上，研究并發(fā)現(xiàn)了對輸送管道有較好防護效果的的防護涂層（鎳基鍍層）。此項防護技術(shù)可為安全生產(chǎn)提供可靠數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。首次在油田采用電解微泡氣浮的方法和硫化氫處理劑相配合的方法除去水中的硫化氫，有效減緩管道腐蝕，延長管道使用壽命。電解微泡氣浮方法的問世開創(chuàng)了防腐界的新紀元，我們不僅僅從管道本身著手進行防腐處理，也從管道內(nèi)的液體進行處理，這樣更大大的提高了管道的使用壽命。首次在油田長距離管道上應(yīng)用內(nèi)外聚乙烯防護層，內(nèi)涂聚乙烯粉末達2毫米以上，外防腐為1.5至2毫米。其內(nèi)涂層的使用壽命在30～50年，遠遠高于設(shè)計使用壽命20年，是現(xiàn)有涂層（使用壽命3年）的10倍以上。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 創(chuàng)新點：1．首次在吉林油田開展了CO2+H2S介質(zhì)對集輸管道的腐蝕機理研究；為集輸管道的安全使用及輸送管道的防護設(shè)計提供了防腐依據(jù)，填補了國內(nèi)空白。2．在對腐蝕機理研究的基礎(chǔ)上，研究并發(fā)現(xiàn)了對輸送管道有較好防護效果的的防護涂層（鎳基鍍層）。此項防護技術(shù)可為安全生產(chǎn)提供可靠數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。3．首次在油田采用電解微泡氣浮的方法和硫化氫處理劑相配合的方法除去水中的硫化氫，有效減緩管道腐蝕，延長管道使用壽命。4．首次在油田長距離管道上應(yīng)用內(nèi)外聚乙烯防護層，內(nèi)涂聚乙烯粉末達2毫米以上，外防腐為1.5至2毫米。其內(nèi)涂層的使用壽命在30～50年，遠遠高于設(shè)計使用壽命20年，是現(xiàn)有涂層（使用壽命3年）的10倍以上。技術(shù)關(guān)鍵和主要指標：1．在開展腐蝕工作的同時對結(jié)垢最嚴重的區(qū)塊進行相應(yīng)的調(diào)查、水質(zhì)化驗分析、收集垢樣。為下一步防護工作打下基礎(chǔ)。2．油田水質(zhì)的化驗分析，分析各種離子的組成及含量。3．管道內(nèi)外腐蝕機理研究，掃描電鏡、透射電鏡、X-射線衍射儀觀察腐蝕層的微觀結(jié)構(gòu)及其成分，分析油田水質(zhì)和土壤對鋼質(zhì)管線的腐蝕機理和影響因素，進行金相分析，觀察碳鋼中腐蝕因素對金屬晶格的破壞程度，垢形成蓋帽分析，以及溫度、壓力、流速對腐蝕結(jié)垢速度的影響。4．根據(jù)腐蝕結(jié)垢機理收集國內(nèi)外緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑、絮凝劑。進行室內(nèi)效果評價篩選試驗。緩蝕劑室內(nèi)合成效果試驗。5．室內(nèi)緩蝕劑、殺菌劑、阻垢劑、絮凝劑復(fù)配試驗?，F(xiàn)場緩蝕劑、殺菌劑、阻垢劑、絮凝劑加藥試驗并進行效果評價。
科學(xué)性、先進性
- 現(xiàn)有國內(nèi)外主要的防護方法有：（1）陰極保護采用強制電流和犧牲陽極聯(lián)合保護，全線設(shè)置陰極保護，陽極區(qū)埋沒D75*1500mm高硅鑄鐵陽極棒。但對管道絕緣性要求嚴格，而且成本非常高，工程量巨大。（2）無機非金屬防護層，雖然無機防腐材料不老化、耐腐蝕、耐磨損、耐溫，使用壽命比有機材料大大提高，但是材料與管體結(jié)合性能較差，并且兩管接口處極易損壞。 而本項目首次在油田采用電解微泡氣浮的方法和硫化氫處理劑相配合的方法除去水中的硫化氫，有效減緩管道腐蝕，延長管道使用壽命。采用聚乙烯涂層與鎳基涂層相結(jié)合的方法，大大的加強了涂層與管道的結(jié)合性能，并且在管道接口處采用電沉積大體積鎳鐵合金晶體的方法進行防護。多種手段相結(jié)合，提高了管道的耐腐蝕性能，保障了集輸管道的正常運行輸送，可使管道壽命大大延長至30—50年。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 專利申請?zhí)枺?200910218153.2 專利名稱:一種電沉積制備大體積納米鎳鐵合金晶體的方法獲獎信息：2010年“吉林省科技進步獎二等獎” 2011年校第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“一等獎” 2011年“挑戰(zhàn)杯”吉林省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“三等獎” 相關(guān)論文兩篇
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖紙、圖片、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 此研究成果已在吉林油田乾安、大情字井、英臺、新立、新木、新民、扶余、紅崗、前大等十幾個采油廠應(yīng)用三年時間，通過該項目對吉林油田腐蝕的研究，從腐蝕機理和腐蝕防護上均獲得突破，乾安的腐蝕是集聚其他采油廠的全部腐蝕因素，如：氯離子、碳酸氫根、硫化氫、細菌、垢下腐蝕等，通過對該項目的研究，乾安采油廠從2006年12月至2009年12月采用研究技術(shù)創(chuàng)造和節(jié)約運行成本合計 。而且，此技術(shù)也可應(yīng)用國內(nèi)外其他油田技術(shù)管道和其他領(lǐng)域的類似設(shè)備。為更多企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)：1．華東管道設(shè)計研究院工程師沈紅光發(fā)表論文《輸油管道腐蝕控制及防腐層大修技術(shù)》。該論文分析了輸油管道腐蝕原因，指出了管道腐蝕控制應(yīng)注意的問題。其中，固定的鋼管絕緣不良，使管道接地，保護電流大量流失，使管道陰極保護失效。所以，要求管道防腐層絕緣避免短路；對管道兩端采用瀝青麻刀的密封裝置；鋼管外采用室友瀝青玻璃布加強級防腐，厚度大于七毫米；陰極保護采用強制電流和犧牲陽極聯(lián)合保護；全線設(shè)置陰極保護，陽極區(qū)埋沒D75*1500mm高硅鑄鐵陽極棒，埋深2.5m，陽極棒周圍用焦炭100mm厚包圍，VV型聚氯乙烯電纜連接進入接線箱；從首站開始起，24.5km處埋設(shè)第一組犧牲陽極，以后每隔500m埋設(shè)一組犧牲陽極。2．中國石化西北油田分公司采用的防腐辦法為：采用外防腐補強技術(shù)，在管道外壁襯一層不銹鋼，在采用碳纖維補強，實現(xiàn)防腐和補強的雙重功能；根據(jù)不同的介質(zhì)環(huán)境和運行工況，篩選適宜的緩蝕劑；在一號計轉(zhuǎn)站至一號聯(lián)輸油管道采用機器人內(nèi)部口技術(shù)；陰極保護優(yōu)化；工藝優(yōu)化；選材優(yōu)化。3．中國石油管道公司烏魯木齊油氣分公司聯(lián)合西南石油大學(xué)提出了輸油管道防腐新技術(shù)：無機非金屬防護層，無機防腐材料不老化、耐腐蝕、耐磨損、耐溫，使用壽命比有機材料大大提高，無機非金屬防護層主要有陶瓷涂層、搪瓷涂層、玻璃涂層；納米改性材料涂層，納米改性材料科有效提高綜合性能，特別是增加材料的機械強度、硬度、附著力、提高耐光性、耐老化性、耐候性。國內(nèi)一些主力油田CO2含量很高，如華北油田、長慶油田等均出現(xiàn)因CO2腐蝕導(dǎo)致油井報廢，造成巨大的經(jīng)濟損失和事故。已成為當今天然氣工業(yè)中普遍存在而又難以完全解決的問題。國外：在油氣田開采領(lǐng)域，人們經(jīng)過長期深入地研究，對H2S在石油、天然氣開采設(shè)備和輸送管線方面產(chǎn)生的腐蝕機理和規(guī)律，以及防護措施等都已形成了較為成熟的理論和具體方法。但對CO2和H2S共同作用產(chǎn)生的腐蝕及影響因素和規(guī)律還沒有系統(tǒng)的認識。法國ELF公司用了6年時間對分布在挪威、荷蘭、突尼斯、喀麥隆等地區(qū)的40多個油氣田的CO2腐蝕情況及其影響因素進行調(diào)查研究，探尋腐蝕程度與各種因素綜合特征的相對關(guān)系；挪威能源技術(shù)協(xié)會(IFE)對影響CO2腐蝕速率的諸多因素進行了系統(tǒng)的研究，日本的鋼鐵研究公司根據(jù) IFE的結(jié)論，研發(fā)生產(chǎn)防止CO2腐蝕的專用管材。
