南海某油田海管系统腐蚀分析与评估

摘要

海底石油管道是石油输送的主要方式之一，由于该系统受到复杂的海洋环境影响，在设计、施工、运行甚至维修阶段都存在较多安全隐患。因此，对海底管道进行安全性能的评估，在事故发生前预测管道系统的潜在威胁，并采取有效的措施对安全事件进行规避，保证海底管道的安全运行具有重要的意义。国外从20世纪60年代开始对腐蚀管道安全性能进行研究，而我国起步较晚，并且受设计规范、标准及国情影响，不能照搬国外的风险评价模型。建立适合我国管道风险评价指标体系和开发相关软件显得十分重要。 本文通过对两段在运行海管的设计参数、材质、海管运行工况、腐蚀因素的调研，整理出基础研究数据，分析钢管的材质及机械性能，获得腐蚀现状，包括腐蚀宏观形貌、微观形貌、对腐蚀产物进行多种测试手段表征，根据现场工况进行动态腐蚀模拟实验，通过计算腐蚀速率和剩余强度，利用有限元分析手段预测海管剩余寿命。 本文采用SEM、EDS、XRD等检测手段，对不同位置管段的腐蚀产物进行显微分析，确定了海管内管腐蚀成因以 CO2腐蚀为主，并结合超声波测厚仪判定壁厚减薄严重区主要发生在底部，以六点钟腐蚀最为严重，因含水较高，油水混合物进入内管后数分钟内会发生部分油水分离，分离后水聚集于内管底部，所以在六点位置壁厚减薄最严重。通过高温高压釜设备进行工况还原模拟，探讨了两条海管腐蚀程度差异，其主要原因是温度、CO2分压、Cl-含量、流速等因素的差异导致，并验证了与现场实际情况的一致性，充分的论证了两条海管的内腐蚀机理。最后，通过上述两种评价，利用有限元分析手段，对其剩余强度进行分析，结合剩余寿命计算模型，得出两条海管的最大等效应力下的剩余寿命，并探讨了缓蚀剂对海管服役寿命的影响，在加入缓蚀剂的情况下，海管的剩余寿命根据缓蚀剂效率程度可以得到有效延长。 本文的研究工作对于建立油田在用管道运行安全评估体系具有重要的意义，有助于油田形成一套技术可行的、经济合理的油气管道运行安全性评价、维修与管理制度，对于提高油田在用管道的安全性，降低事故发生率，提高油田生产效益具有重要作用。

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