含CO2油气混输管道失效研究.pdf

2 0 1 2年第 4 0卷第 1 0期 石 油机械 CHI NA P ET ROLEUM MACHI NERY 油气 田开发 工程 含 C O 2油气 混输管道失效研 究 艾 国生 李悦钦 刘萍萍 1 ．西南石油大学2 ．中国石 油塔里木 油田公 司 3 ． C P E西 南分公 司 摘要 以国内某高温高压凝析气 田集输 系统为例 ，针对现场失效管件 ，在分析其失效形貌之 后，应用失效分析理论 、流体动力学理论和数值模拟方法，通过 A N S Y S C F X流体分析软件模拟现 场工况条件下管道的运行及管道 内的气液分布情况 ，讨论 了高温高压高含 气油气混输管道失效机 理 ，指 出样 品失效源于高温高压环境下不均匀分布的气液混合物 C O ，腐蚀一 冲刷共 同作用。研 究结 果对于类似油气田的开发 与工程设计具有一定的参考意义。 关键词 高温；高压 ；气液混输；集输管道 ；C O 腐蚀；冲蚀 ；失效；数值模拟 中图分 类号 T E 8 6 3文献标 识码 A文章 编号 1 0 0 1 4 5 7 8 2 0 1 2 1 0 0 1 0 7 0 4 0 引 言 Re s e a r c h o n t he Fa i l u r e o f CO2 - c o nt a i n e d Oi l a nd Ga s M i x e d Tr a ns p0 r t a t i 0 n Pi p e l i n e 随着深层含 C O ， 油气藏的开发以及多相混输技 术的应用 ，应用于含 C O ， 油气水多相环境 中的集输 管道出现了越来越多的失效问题 ，严重限制 了混输 技术 的应用。针对多相混输管道失效问题 ，一些学 者认为 腐蚀与流动交互作用 引发的冲蚀一 腐蚀是 管道失效 的主要原 冈；冲蚀一 腐 蚀协 同作 用显 著。 而针对不含 固相 的较高流速 的冲蚀一 腐蚀 ，没有较 为系统的研究 ，大多数学者将这种不含固相的环境 归为 “ 腐蚀”来进行研究 J ，但在应用中存在着 较大的局限性。如我国某高温高压凝析气田，由于 缺乏相关系统理论指导 ，投产 1年多 以来 ，碳钢集 输 管 线 多 次 出 现 局 部 壁 厚 严 重 减 薄 现 象 1 2 m m ／ a 以及刺漏 、穿孑 L 等事故 ，平均 3～5月 就要更换 1次 ，影响正常生产 ，并存在安全隐患。 笔者拟 以我国某 高温高 压凝析 气 田为例 ，应 用失效分析理论 、流体动力学 理论 、数值 模拟方 法 以及现场试验 ，分析 C O ， 腐 蚀的失效机理及其 作用规律 ，为类 似油气 田的开发 和工程设 计提供 参 考 咖 ．一 一 一 一 一 ～ 一 一 一 ～ ～ ～ 一 一 ～ ～ 一 。 一 一 一 一 ～ 一 一 一 ～ 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ～ 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ～ 一 一 一 ～ 一 一 ～ 一 一 一 ～ 一 一 一 一 _薹 唧 ． ㈨ 曲 一兰 ㈨ 唱 k 1 莹 ．一 三 ．m 叩 例 ～ 一 一 一 一 一 一 ～ 一 ～ l三 一苎 m 吣 ～ ～ 一 一 薹『一 2 0 1 2年第 4 0卷第 l 0期 李锐锋等 海洋油气开发 用水下紧凑型多相分 离技 术 一 1 1 7一 上 接 第 1 1 0页 4 高温高压条件下 ，对站内汇管各段分析 ， 得出管道 中流动对 C O ， 腐蚀 的影响规律 ①不存在 湍动或湍动小时 ，腐蚀 占主导地位 ，较小的冲蚀 只 发生在管道底部。随着气液 2相流速的增加 ，腐蚀 率迅速降低 ，然后趋 于平稳。当流速较小时，壁厚 减薄率最大。②湍动严重情况下 ，流速较小时 ，腐 蚀一 冲蚀共同作用显著，表现为对腐 侵蚀 的加剧 作用，管壁侵蚀率大大增加 ；而当流速较大时 ，腐 蚀来不及进行 ，冲蚀占主导地位 ，管壁侵蚀率较低 ， 且壁厚减薄率随着气液 2相流速增加而逐渐增加。 参考文献 [ 1 ] 李殉 ．井 下油套 管二 氧化碳 腐蚀研 究 [ D]．成 都四川大学，2 0 0 5 ． [ 2 ] 高洪斌 ．二氧 化碳对油 田集 油管线腐蚀 的预测 [ J ] ．石 油天然气 学报 ，2 0 0 6 ， 2 8 4 4 1 0 4 1 3 ． [ 3 ] 张忠铧，郭金宝 ． C O ， 对油气管材的腐蚀规律及国 内外研究进展 [ J ]．宝钢技术 ，2 0 0 0 4 5 4 5 8 ． S c h mi t t G． F r a c t u r e Me c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f C O2 C o r r o s i o n Pr o d u c t S c a l e s a nd Th e i r Re l a t i o n t o Lo c a l i z e d Co r - r o s i o n[ C ]．[ S ． n ． ] ，1 9 9 6 ． 林冠发，白真权，赵新伟 ，等 ． C O 腐蚀产物膜形 态结构与 温度 和压力 的关 系 [ J ]．石 油机 械， 2 0 0 5 ，3 3 2 1 3 ． 张清，李全安，文九巴，等 ． C O 分压对油管钢 腐蚀 产 物 膜 的 影 响[ J ] ．石 油 机 械 ，2 0 0 4 ，3 2 41 31 4 ． 田光 ．流速对 C O 腐蚀速率影响的研究 [ D]． 西安 西安石油大学 ，2 0 1 0 ． 第一作者简介艾 国生 ，高级工程师，生于 1 9 7 1年， 1 9 9 4年毕业 于大庆石 油学 院石油加 工专业 ，现从 事油 田油 气集输及处理工艺技术研究工作。地址 8 4 1 0 0 0 新疆库 尔勒市。Em a i l a i g s t i mp e t r o c h i n a ． c o rn． e n 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 41 3 本文编辑谢守平 1 j] ●J] J] J