高温高压气田集气管材的优选

2014-03-08塔里木油田公司

油气田地面工程 2014年10期

塔里木油田公司

高温高压气田集气管材的优选

赵建彬刘百春许爱华李国娜牟晓波塔里木油田公司

通过对已采用集气管材的优缺点及投资对比分析，结合安全、运行管理、维护等因素，目前形成了塔里木高温高压气田集气管线选材的标准模式：对于单井产量不高，集气系统的运行温度低于45℃，流速较低的气田，推荐采用碳钢+缓蚀剂的防腐模式；对于气田单井产量高，集气系统的运行温度高于45℃，单井站、集气站内管线、管件推荐采用本质防腐（如22Cr、316L等）；采集气管线推荐采用双金属复合管。

集气管材；高温高压；设计优选；塔里木

1 已用管材

针对塔里木气田高温高压及不含硫化氢的不同特点，目前已投产气田的集气系统管材考虑本质防腐方式主要有22Cr双相不锈钢、316L不锈钢和316L双金属复合钢3种；非本质防腐为碳钢+缓蚀剂。

1.122 Cr双相不锈钢管

22Cr双相不锈钢合金元素主要是Cr、Ni、Mo和N，含有约22%～23%的铬，5%的镍，3%的钼和0.15%的氮，理论情况下其显微组织应为大约50%的铁素体和大约50%的奥氏体双相组织，实际产品中两种组织成分一般在40%～60%内。生产时通过正确控制化学成分和热处理工艺，22Cr双相不锈钢能将奥氏体不锈钢的优良韧性与铁素体不锈钢的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使其具有较高的耐点蚀、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂的能力。

1.2316 L双金属复合管

316L双金属复合管以碳钢管为基材，316L材料为内衬层，充分发挥碳钢管优良的机械力学性能和价廉特征及316L较优异的耐蚀性能，从而使其具有较优异的耐蚀性和优良的机械力学性能。复合管一般可分为冶金复合管、机械复合管两种，机械复合管其碳钢基层和不锈钢衬层是一种机械结合状态，在高温下可能出现内覆层失稳、鼓泡，一般作为直管使用不能用来加工管件；冶金结合复合钢管基本克服了机械复合钢管存在的问题，但其加工设备投资大，产品价格较贵，目前超过纯内衬材料价格的1/2，多用来加工管件及弯管等。

1.3316 L不锈钢管

316L不锈钢其防腐能力较强，抗点蚀能力不如碳钢+缓蚀剂，抗氯化物应力腐蚀较差，其屈服强度较低，相同压力情况下管材重量大，投资较高。316L不锈钢管最早在牙哈凝析气田天然气集气管网使用，目前一般用作站场管线、管件及双金属复合管的衬管。

1.4 碳钢+缓蚀剂

碳钢+缓蚀剂防腐方案是通过加入缓蚀剂抑制碳钢在腐蚀介质中的电化学过程，减缓了电化学腐蚀速度，其一次性投入低，但温度及流速对其使用效果影响严重，使用过程中管理难度也较大，缓蚀剂在现场应用前都需经实验室的性能评价。实验室评价条件与现场存在较大差异，故对缓蚀剂需定期进行评价调整；缓蚀剂在使用过程中与介质组分以及其他药剂存在配伍性问题；需在有代表性的位置设置腐蚀监测设施，对弯头、三通、大小头、盲端等腐蚀风险较大的特殊位置，还须定期进行人工壁厚检测。目前塔里木气田已采用腐蚀监测措施有失重挂片、电阻法、FSM—全周向腐蚀监测技术、超声波或测厚仪不定期检测弯头、大小头、盲段等；需利用智能清管器进行内腐蚀检测。

2 选材对比

（1）结合目前使用情况，采用碳钢+缓蚀剂集输系统前期投资最少，但运行温度一般不能超过45℃，流速不能太高，配套的缓蚀剂注入设施及腐蚀监测设施较多，对缓蚀剂的使用效果需要定期评价，同时结合监测结果还需进一步筛选缓蚀剂。针对塔里木高温高压气田地形起伏大、点多面广、气田运行管理人员较少的特点，采用此方案，运行管理难度加大，运行总费用较高。

（2）22Cr双相不锈钢将奥氏体不锈钢的韧性与铁素体不锈钢的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合，防腐防护效果最好，可适当放大产量。使用过程中还没有发现腐蚀现象，目前国内已有多个厂家生产，与进口管材相比价格已下降较多，其总投资居中。

（3）316L不锈钢由于其屈服强度最低，抗点蚀能力不如碳钢+缓蚀剂，抗Cl-防腐效果较差，用作集气管线，由于集输压力高使得管材重量最大，投资最高，但也可以考虑适当放大产量。

（4）316L双金属复合钢管投资最低，但对其技术要求高，采购条件比较严格，现场焊接工艺较复杂，对施工条件有一定要求，耐氯化物应力腐蚀性能不如22Cr双相不锈钢管，但也可适当放大流速。

以上4种集气管材选择中除22Cr双相不锈钢可不设置阴极保护系统，其他都需要设置阴极保护系统。