油气集输基础课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,二一三年十月,早上好！,油气集输基础,1,河南油田稠油联合站稠油处理原工艺。,含水原油,补气,产出水去污水处理,净化油,二段脱水器,一段四相分离器,原油去管道,外输泵,在线排砂,原油储罐,一段四相分离,+,二段脱水器脱水工艺,2,目 录,一、概述,二、油气集输基本知识,三、油气水分离技术,四、原油脱水工艺技术,五、腐蚀与控制工艺技术,六、管线泄露与防盗检测技术,七、油气集输节能技术,3,油气储运、油气集输,Oil&gas store and transportation,一、概述,1,、油气集输主要范围,油气集输和储运就是,油和气的收集、储存与运输,，包括,矿场油气集输及处理,，,油气的长距离运输,，各转运站的储存与装卸，,终点分配油库（或配气站）的营销,等。,4,就是把分布在油田各处的油气井采出的油、气、水混合物，经管道收集、单井产量计量后，汇集到接转站，输到联合站（脱水站）进行集中处理的系统工程。,油井,计量站,接转站,联合站,一、概述,1,、油气集输主要范围,5,一、概述,2,、油气集输主要内容,（,1,）分井计量：测出单井产物中的原油、天然气、采出水的产量值，作为监测油藏开发动态的依据之一。,（,2,）集油、集气：将分井计量后的油气水混合物汇集送到油气水分离站场；或将含水原油、天然气汇集分别送到原油脱水及天然气集气站场。,（,3,）油气水分离：将油气水混合物在一定压力条件下，经几次分离成液体和不同压力等级、不同组分的天然气；将液体分离成含水原油及游离水；必要时分离出固体杂质，以便进一步处理。,（,4,）原油脱水：将乳化原油破乳、沉降、分离，使原油含水率符合出矿原油标准。,（,5,）原油稳定：将原油中的易挥发组分脱出，使原油饱和蒸汽压符合出矿原油标准。,6,一、概述,2,、油气集输主要内容,（,6,）原油储存：将出矿原油储存在常压油罐中，保持原油生产与销售的平衡,（,7,）天然气脱水：脱除天然气中的饱和水，使其在管道输送或冷却处理时，不生成水合物。对含,CO,2,及,H,2,S,天然气可减缓对管道及容器的腐蚀。,（,8,）轻油回收：脱除天然气中的烃液（液化气、轻油等），使其在管线输送时烃液不被析出；或专门回收天然气中烃液后再进一步分离成单一或混合组分作为产品。,（,9,）烃液储存：将液化气、轻油分别储存在压力容器中，保持烃液生产与销售平衡。,（,10,）输油、输气：将出矿原油、天然气、液化石油气、轻油经计量后，用管道配送给用户。,7,一、概述,2,、油气集输主要内容,加热,原油脱水,原油稳定,原油外输,原油储存,原油装车,轻烃回收,污水处理,污水回注,伴生气,原稳气,原油,污水,加药装置,用气点,产品装车,油气分离,油井,计量,油气集输与其关联系统框图,天然气去处理装置,8,采出液含水高,区块多,断块小,中石化开发区块特点,稠油,出砂多,滩海滩涂开 发,油气水处理工艺,陆上高含水油田,滩海油田,稠油,三次采油,边缘小断块油田,满足开发需求,3,、中石化油气田主要特点,一、概述,9,4,、原油的主要物理化学性质,密度,0.8-1.004g/cm,3,粘度,12-40,万,mPa.s,凝固点,:-10-46,油气比,:5-1000t/m,3,含水率,:80-95%,一、概述,10,油井产物,多相混输,气液分离,液体,气体,原油脱水,原油稳定,污水处理,外排,油田注水站,矿场原油库或首站,外输,稳定石油气,轻烃回收,外销,回注,净化,轻烃回收,干气,输气首站,外销,轻烃产品,外销,5,、矿场油气集输总体流程框图,一、概述,11,6,、原油处理站工艺流程示意图,井排,分离器,一次沉降罐,二次沉降罐,三次沉降罐,净化油罐,原油,/,原油换热器,加热炉,稳定塔,塔底泵,外输泵,末站,天然气处理站,压缩机,脱水泵,12,7,、输油系统示意图,13,接转站,井排阀组,外输油,炼油厂,油站来水,原油集输系统,浮渣,浮油,分离器,一次,沉降罐,二次,沉降罐,加热炉,电脱水器,净化,油罐,一次,除油罐,缓冲罐,污水处理系统,注水系统,油井,油层,原油库,预脱水剂,破乳剂,注水井,一级气浮,二级气浮,注水泵,过滤器,聚合物驱,泡沫驱,复合驱等,驱油体系,5,、油田开发地上地下（油藏、井筒、地面）总体流程框图,14,技术水平,指标名称,河南油田,平均水平,胜利油田,平均水平,国内平,均水平,国内,先,进,水平,油气集输密闭率,（,%,）,81%,87.4,62,.,1,100,油气损耗率,（,%,）,0.23,0.46,0,.954,0.17,0.32,原油稳定率,（,%,）,46%,48.9,59.88,100,输油泵效率,（,%,）,49,50.1,54.9,65.4,加热炉效率,（,%,）,76.5,83.94,7,5,8590,处理吨油燃油当量耗量（,kg/t,）,2.31,7.87,17.9,6.3,8.3,处理吨油耗电量（,kW.h/t,）,2.43,5.62,处理吨油药剂耗量（,kg/t,）,0.5,0.23,8,、集输技术指标,一、概述,目 录,一、概述,二、油气集输基本知识,三、油气水分离技术,四、原油脱水工艺技术,五、腐蚀与控制工艺技术,六、管线泄露与防盗检测技术,七、油气集输节能技术,16,二、油气集输基本知识,4,、油井计量,1,、集输布站,2,、集输工艺,6,、增压站,主要内容包括,7,、接转站,8,、集中处理站或联合站,3,、密闭集输,5,、计量站,17,河南油田稀油双河、下二门、魏岗油田采用二级布站；稀油小断块油田及稠油油田采用三级布站方式。,中石化胜利油田以二级布站和三级布站方式为主；西北局塔河油田等以三级布站方式为主。,外输油,三相分离器,一次,沉降罐,二次,沉降罐,加热炉,电脱水器,净化,油罐,原油脱水站,脱水泵,油井,油井,计量站,计量站,接转站,1,、集输布站,二、油气集输基本知识,18,二、油气集输基本知识,1,、集输布站,根据各区块的实际原油性持、油区范围，采用不同的原油集输布站方式，主要分为三种布站方式：,一级半（或一级）布站、二级布站、三级布站。,（,A,）,19,二、油气集输基本知识,1,、集输布站,（,B,）,主要特点：,适应条件：,20,二、油气集输基本知识,2,、集输布站,（,B,）,主要特点：,较差。,21,二、油气集输基本知识,（,B,）三级布站,1,、集输布站,22,外输油,三相分离器,一次,沉降罐,二次,沉降罐,加热炉,电脱水器,净化,油罐,原油脱水站,接转站,脱水泵,油井,油井,计量站,油井,计量站,单管集油工艺,集油工艺,双管集油流程,单管串接流程,单管不加热,单管加热,双管掺稀油流程,双管掺液（活性水）流程,二、油气集输基本知识,2,、集输工艺,油气集输工艺流程根据原油物性特点、集输半径，可分为以下几种：,23,二、油气集输基本知识,2,、集输工艺,油气集输工艺流程根据原油物性特点、集输半径，可分为单管、两管流程。,（,A,）单管集输流程,四种,24,二、油气集输基本知识,2,、集输工艺,（,A,）单管集输流程,25,二、油气集输基本知识,3,、集输工艺,（,A,）单管集输流程,（,2,）井口不加热单管流程,适用于,26,二、油气集输基本知识,2,、集输工艺,（,B,）双管集输流程,蒸汽伴随双管流程,掺液双管流程,两种,27,二、油气集输基本知识,2,、集输工艺,（,B,）双管集输流程,（,1,）蒸汽伴随双管流程,28,二、油气集输基本知识,2,、集输工艺,（,B,）双管集输流程,（,2,）掺液双管流程,29,二、油气集输基本知识,3,、密闭集输技术,30,二、油气集输基本知识,3,、密闭集输技术,31,二、油气集输基本知识,3,、密闭集输技术,32,主要目的：测出单井产物中的原油、天然气、采出水的产量，为监测油藏开发动态提供依据。,主要计量方式：,二、油气集输基本知识,4,、油井计量方式,两大类,集中计量,井口分散计量,计量站集中计量,撬块集中计量,井口示功图计量,井口流量计计量,活塞式容积,计量装置,（可单井也可多井）,33,计,量,技,术,液位计计量,手动液位计量油装置,双分离器往复交替式量油系统,智能,TM,卡油气积算仪量油装置,三相分离仪表计量,两相分离仪表计计量,在线不分离多相流量计量,称重式油井计量,质量流量计直接计量,GPRS,远程连续量油装置,三容器气替液连续计量装置,两相分离变压控制仪表计量装置,无源控制多相计量系统,柱状旋流式气,-,液分离器,从油田开发,低含水初期的单管加热流程,，逐步发展为,高含水期单管不加热,混输流程；从开发初期,油气比高、含水低,采用的玻璃管液位量油到两相分离仪表计量、三相分离仪表计量、在线不分离多相流量计量等,多种方式,。,二、油气集输基本知识,4,、油井计量方式,34,优点：,流程简单直观；,对产量波动不大的油井，准确性较高。,不足：,对低产井、间歇出液井及产量波动较大的井，计量准确性低；,以手动为主，劳动强度比较大；,对低伴生气井无法实现压液面操作。,单井产量液位计计量主要特点,二、油气集输基本知识,4,、油井计量方式,35,二、油气集输基本知识,示功图法油井计量系统,4,、油井计量方式,36,二、油气集输基本知识,示功图法油井计量系统,4,、油井计量方式,37,二、油气集输基本知识,示功图法油井计量系统,4,、油井计量方式,38,分队计量模式：脱水站、具有分水功能的接转站采用,三相分离,计量，其它采用两相分离计量，,采用三相分离计量原油计量误差控制在,5%,之下；其它计量方式,原油计量,误差控制在,10%,之下。,分队来液,三相分离器,天然气,含水原油,污水,计量数据上传,联合站分队计量流程图,二、油气集输基本知识,简单介绍分队计量技术,39,质量流量计,分队来液,油气分离器,储油罐,含水原油,外输泵,天然气,计量数据上传,分队来液,质量流量计,质量流量计,分队来液,油气分离器,储油罐,含水原油,外输泵,天然气,计量数据上传,分队来液,质量流量计,接转站分队计量流程图,两相分离计量,质量流量计外输计量,二、油气集输基本知识,简单介绍分队计量技术,40,二、油气集输基本知识,5,、计量站,主要任务,:,就是对油井单井产出液（油气水）进行计量和传输。,主要设施：,主要设施有计量分离器、阀门、流量计、加热器等。对于距离远的计量站配套降回压泵，稠油油田计量站还配套有提升泵。,41,二、油气集输基本知识,（,A,）,自动选井计量,系统,5,、计量站,工艺流程,42,二、油气集输基本知识,（,A,）,自动选井计量,系统,5,、计量站,工作原理,该装置由多井分配阀组、油气分离计量系统、自动计量控制中心三个系统组成。装置系统包括圆型分配器、总线、切断阀（截止阀）、总干线、分干线及单井油气计量装置、,PLC,自动控制中心等构成。圆型分配器设有总管、分管与旋转式中心分管。旋转中心分管旋转轴可将中心分管与各分干线单独导通，使单井计量装置与单独分干线形成同一密闭通道，实现单井油气计量功能。单井计量一定时间后，,PLC,控制中心记录单井瞬时流量与累计流量，完成单井计量。然后,PLC,发指令执行器自动转入下一口井进行油气计量。利用该系统与单井式油气计量器结合实现多井式油气全自动计量及数据存储、远传、报警等功能。,使用条件,由于冬季该地区环境温度低，为方便单井计量，自动选井计量装置要求室内温度不低于,10,。,43,二、油气集输基本知识,5,、计量站,（,B,）双容积计量系统,44,二、油气集输基本知识,（,B,）双容积计量系统,5,、计量站,45,二、油气集输基本知识,（,B,）双容积计量系统,5,、计量站,46,二、油气集输基本知识,6,、增压站,阀组来油,加热炉,气液分离器,除油器,外输泵,原油去外输,加热炉,主要任务就是对各油井或各计量站来液（油气水）进行加热、增压输送至转油站或联合站。,主要设施有气液分离器、增压泵、加热炉、流量计、工艺阀门及配套系统等。,47,二、油气集输基本知识,7,、接转站,主要任务：对各计量站或串接集输干线来液（油气水）进行分离、缓冲、加热、加压输送至集中处理站或联合站；,主要设施有气液分离器、缓冲罐、提升泵、加热炉、流量计、工艺阀门，以及配套的供排水与消防、供配电、供热、控制仪表、通信系统等。,48,二、油气集输基本知识,7,、接转站,喂水泵,注水阀组,去注水井组,注水泵,M,一体化污水,处理装置,注水罐,连续流污水,处理装置,提升泵,缓冲水罐,阀组,加热炉,分离器,除油器,事故罐,压缩机,外输泵,分液罐,原油去外输,燃料气去采油队,放空去放散管,凝液去污油回收,49,进站阀组,外输泵,加热炉,流量计,外输,压力缓冲罐,油气分离器,变频调速，控制排量,密闭流程,油气分离器,进站阀组,外输泵,加热炉,流量计,外输,原油罐,依托缓冲罐，控制排量,开式流程,二、油气集输基本知识,7,、接转站,50,二、油气集输基本知识,主要任务：对各接转站或计量站或串接集输干线来液（油气水）进行加热、气液分离、油气水三相分离、油水沉降分离、缓冲储存、加热、加压、计量输送至原油储油库；,主要设施有气液分离器、三相分离器、沉降罐、缓冲储罐、加热炉、提升泵、流量计、工艺阀门，以及配套的供排水与消防、供配电、供热、控制仪表、通信系统等。,8,、集中处理站或联合站,51,联合站原油脱水,典型工艺,“,十一五”大多数油田已进入高含水开发期，为降低集输和处理过程中能耗，开展了分离器的改造，将,传统的油气分离器更换为高效三相分离器,，实现脱水站的预分水工艺，,形成了四种典型的脱水工艺。,电化学压力脱水密闭流程,大罐热化学沉降,+,电化学脱水流程,掺稀油大罐热化学,+,电化学脱水流程,掺稀油,大罐多级热化学沉降脱水流程,轻、中质原油,(,0.916 g/cm,3,),重质原油,(,0.916 g/cm,3,),特超稠油,四种典型的脱水工艺,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,52,外输,进站阀组,三相分离器,净化油罐,加热炉,污水去污水站,分离缓冲罐,电脱水器,原油稳定,以商河四净站、广利联为代表,轻质、中质,原油采用的流程,：电化学压力脱水密闭流程,原油脱水处理工艺,典型工艺,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,53,：大罐热化学沉降,+,电化学脱水流程,孤岛脱水站为代表的,重质原油,采用的流程,提升泵,进站阀组,三相分离器,缓冲罐,一次沉降罐,加热炉,加热炉,电脱水器,净化油罐,外输,污水去污水站,污水,原油脱水处理工艺,典型工艺,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,54,：大罐热化学沉降,+,电化学脱水工艺流程,进站阀组,提升泵,三相分离器,缓冲罐,一次沉降罐,加热炉,加热炉,电脱水器,净化油罐,外输,污水去污水站,污水,掺稀油,单家寺稠油首站为代表的,稠油掺稀油采,用的流程站,原油脱水处理工艺,典型工艺,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,55,以陈庄油田、石油开发中心超稠油站为代表的,超稠油掺稀,油流程,：大罐多级沉降脱水工艺流程,提升泵,进站阀组,三相分离器,二次沉降罐,一次沉降罐,加热炉,加热炉,净化油罐,外输,污水去污水站,三次沉降罐,掺稀油,原油脱水处理工艺,典型工艺,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,56,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,57,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,58,原油储存,：将出矿原油盛装在常压油罐中，保持原油生产与销售的平衡。,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,59,输油、输气,：将出矿原油、天然气、液化石油气、轻质油经计量后，利用管道经过加压（泵或压缩机）或加热输送给用户。,二、油气集输基本知识,8,、集中处理站或联合站,60,目 录,一、概述,二、油气集输基本知识,三、油气水分离技术,四、原油脱水工艺技术,五、腐蚀与控制工艺技术,六、管线泄露与防盗检测技术,七、油气集输节能技术,61,油气水分离处理方法包括：,（,1,）旋流（离心）分离（,2,）重力沉降分离（,3,）机械处理（,4,）化学破乳（,5,）加热处理（,6,）电、磁聚结（,7,）超声波聚结（,8,）管道破乳（,9,）混凝沉降等,三、油气水分离技术,62,油气分离的三种基本模式：一次分离、连续分离和多级分离。,一次分离：,是指油气混合物的汽液两相一直在保持接触的条件下逐渐降低压力，最后流入常压储罐，在罐中一下子把气液分开。,连续分离：,指随着油气混合物在管路中压力的降低，不断地将逸出的平衡气排出，直至压力降为常压，平衡气亦最终排除干净，剩下的液相进入储罐。,多级分离,：是指油气两相保持接触的条件下，压力降到某一数值时，把降压过程中析出的气体排出，脱除气体的原油继续沿管路流动、原油中析出的气体再排出，如此反复，直至系统的压力降为常压，产品进入储罐为止。每排一次气，作为一级；排几次气，叫做几级分离。,三、油气水分离技术,在一台油气分离器与一台储油罐连用时，通常就认为是两级分离。,当二台分离器相连,且在不同的压力下工作，再与一台储油罐相连用时，就获得了三级分离过程。,三、油气水分离技术,油气水分离处理装备,油气分离处理设备,气体净化处理设备,污水处理设备,原油脱水设备,三、油气水分离技术,65,分离设备形式,卧式分离器,立式分离器,球型分离器,三、油气水分离技术,油气分离设备的归类,低压,中压,高压,按操作压力分类,真空,生产分离器,按用途分类,试井分离器,计量分离器,段塞流捕集器,闪蒸捕集器,膨胀分离器,气体洗涤器,滤气器,过滤分离器,三、油气水分离技术,油气分离设备的归类,离心式,按分离原理分类,重力式,混合式,三、油气水分离技术,离心式分离器原理图,三、油气水分离技术,撞击、改变流向，改变流速,油气两相分离（气中除油）,三、油气水分离技术,目 录,一、概述,二、油气集输基本知识,三、油气水分离技术,四、原油脱水技术,五、腐蚀与控制工艺技术,六、管线泄露与防盗检测技术,七、油气集输节能技术,71,1,、原油脱水主要目标,将乳化原油破乳、沉降、分离，使原油含水率符合出矿原油标准。,石蜡基,石蜡,-,混合基,混合基,混合,-,石蜡基,混合,-,环烷基,环烷基,环烷,-,混合基,含水率（,%,）,0.5,1.0,2.0,盐含量,mg/l,实测,饱和蒸气压,kpa,在储存温度下低于油田当地大气压,四、原油脱水技术,72,高效原油脱水技术采用旋流脱气、体内加热、水洗破乳、油水界面控制等特殊技术。原油经一段三相分离处理后指标,:,稀油,:,净化原油含水,0.5,%,污,水含油,500,mg/l,稠油：净化原油含水,1.0,%,污水含油,10,00,mg/l,我国稀油大多数油田,应用了这种高效原油脱,水技术。,2,、高效原油脱水技术,四、原油脱水技术,73,三相分离器是采出液处理的关键设备，能够有效提高油、气、水的分离效率。,四、原油脱水技术,74,采用热源供给和化学沉降脱水一体化技术，是一种自带热源的多功能油气水分离器，并设置内、外胆分离室和折流板消除温度梯度的结构，进一步保证了油气水的分离质量，降低脱水温度；其效果相当于油气水分离器和加热炉二台设备的合一功能，占地少，投资省，能耗低。,主要应用于东北局、大庆油田等高寒地区。,3,、加热,-,分离多功能一体化原油脱水技术,四、原油脱水技术,75,4,、油气水砂四相分离技术,油气水砂四相分离器是一种专门用来针对含砂原油，尤其是高含砂稠油脱水的新技术。该设备有以下四大特点：,一是对设备内流场进行了优化，获得稳定的分离流场。,C E,Natco,游离水脱除器,优化结构模型流场,四、原油脱水技术,76,二是对设备主要构件，如入口件、布液件、集液件、聚结件等进行了优化，采用了入口旋流预脱气、单向流道微孔压延波纹板整流、斜板聚结分离、出口隔板式溢流等关键新技术，提高了三相分离效果。,三是通过对设备内沉砂规律的研究，采用了槽式负压除砂技术，既有利于砂沉积于槽内，又能够对积砂进行多种方式排放，而不会对设备内流场造成大的影响。,4,、油气水砂四相分离技术,四、原油脱水技术,77,油气水砂四相分离器结构模型,4,、油气水砂四相分离技术,四、原油脱水技术,78,油气水砂四相分离器结构模型,4,、油气水砂四相分离技术,四、原油脱水技术,79,四是应用了计算机集散控制技术（,DCS,），对四相分离器的温度、压力和液位等多个参数进行检测，并对压力和油水室液位进行了控制，使设备运行更加平稳。,4,、油气水砂四相分离技术,四、原油脱水技术,80,在河南油田稠联应用，使得高含砂稠油一段脱水达到了原油含水,3.0%,，污水含油,1000mg/L,，实现了设备不停产除砂，大大简化了含砂稠油脱水、集输、处理流程，取得了很好的效果。,4,、油气水砂四相分离技术,四、原油脱水技术,81,四、原油脱水技术,5,、沉降脱水罐结构,82,四、原油脱水技术,5,、沉降脱水罐结构,83,目 录,一、概述,二、油气集输基本知识,三、油气水分离技术,四、原油脱水工艺技术,五、腐蚀与控制工艺技术,六、管线泄露与防盗检测技术,七、油气集输节能技术,84,土壤含盐量高、地下水位高、土壤电阻率低,，土壤腐蚀速率是大庆的,8,倍，四川的,3,倍左右,加重管道,内腐蚀,油田开发进入中后期，,高矿化度和强腐蚀性的污水,，以及较高流速泥砂的冲刷,注水管线腐蚀穿孔情况,水井管柱腐蚀穿孔情况,加重管道,外腐蚀,某油田现状,五、腐蚀与控制工艺技术,85,强腐蚀区,新建的钢管道,：,3,6,个月,就开始腐蚀穿孔；,1,2,年,就报废重建。,初步统计，全油田金属管道因腐蚀造成的,年更换率,2.5%,，每年至少更换,400,多公里,管线，因管线腐蚀更换，,年少产原油,1.610,4,吨,，两项合计，每年,损失,6000,万元,。油水罐因腐蚀而发生破裂事故，造成巨大的经济损失。,腐蚀危害,五、腐蚀与控制工艺技术,86,腐蚀危害,腐蚀伴随在油气采输流程中的各个环节。,井下油管腐蚀开裂,污水管线投产,3,个月腐蚀穿孔,沉降罐,6,个月腐蚀穿孔,埋地输油管道腐蚀泄漏,五、腐蚀与控制工艺技术,87,油气采输过程中的腐蚀危害,事故,伤亡,火灾,爆炸,腐蚀穿,孔开裂,人为,破坏,经济,损失,环境,污染,能源,浪费,管道设备频繁更换、,无效消耗,腐蚀危害,五、腐蚀与控制工艺技术,88,内腐蚀,由介质及工况条件联合作用引起,介质：,CO,2,、,H,2,S,、,H,2,O,、溶解氧、,HCO,3,-,、,Cl,-,、矿化度、多相流、细菌。工况条件：温度、压力、流速。,外腐蚀,土壤腐蚀、大气腐蚀、杂散电流腐蚀。施工质量，人为破坏,主要腐蚀区域：,原油处理系统；污水处理系统。,五、腐蚀与控制工艺技术,89,内腐蚀,混输及污水管道,输送介质腐蚀性强,管道内防腐层缺陷处形成大阴极、小阳极的腐蚀电池，加速腐蚀穿孔,09,年所检管道中，有,96,条管道,的管体腐蚀是由,内腐蚀引起,的，占管道总数的,65.3%,，其中,污水管线、注水管线,发生内腐蚀的比例较高。,（一）内腐蚀原因分析,1,、腐蚀现状,五、腐蚀与控制工艺技术,90,中石化胜利油田目前,综合含水已达,90%,，日产污水,8110,4,m,3,2,万多公里的地面管线中原油,集输、污水、注水管线占,85%,。注入水中，含油污水占,90%,以上，这样油田地面生产管线中的主要部分，基本是一个含油污水系统。,（一）内腐蚀原因分析,矿化度,5000-70000mg/L,，氯离子含量高,含溶解氧、二氧化碳、硫化氢等腐蚀性气体,大量的,SRB,、,TGB,、铁细菌以及泥沙,高矿化度的水结垢趋势大,油田采出水中的腐蚀影响因素,2,、腐蚀因素,（,1,）污水水性,五、腐蚀与控制工艺技术,91,由于稠油区块的开发，目前受“砂害”影响的大部分是出砂严重的单井管线，联合站、接转站的井排来油汇管，分离器的进出口及外输泵出口汇管。,项目,单位,平均含砂量,胜利采油厂,0.745,孤岛采油厂,0.5,孤东采油厂,4,桩西采油厂,0.5,滨南采油厂,0.35,2,、腐蚀因素,（一）内腐蚀原因分析,（,2,）流动流体的力学作用,五、腐蚀与控制工艺技术,矿化度与腐蚀速率关系曲线,（,1,）矿化度的影响,矿化度在含,CO,2,的水中对腐蚀的影响出现极值现象，极值出现在矿化度为,6,10,4,mg/L,左右,10,4,（一）内腐蚀原因分析,3,、腐蚀机理,五、腐蚀与控制工艺技术,93,HCl,多孔的铁的氢氧化物和,CaCO,3,沉淀,Cl,Cl,H,2,O+O,2,+4e OH,钝化膜,阴极,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,O,2,Cl,Fe,2+,Fe,2+,FeCl,2,Cl,Cl,Fe,2+,Cl,Fe,2+,Fe,2+,e,e,e,e,蚀坑内浓缩的酸性溶液,阳极（活化区）,（,2,）氯离子的影响,实践中发现许多设备的点蚀多来自含,Cl,的介质引起的。当,Cl,与,O,2,或氧化性金属离子（,Fe,3+,）同存时，可加速点蚀的进行。,二、腐蚀机理及影响因素,胜利油田地面工程系统的腐蚀原因分析,（一）内腐蚀原因分析,3,、腐蚀机理,94,（,1,）,H,2,S,溶于水,发生,电离,生成,H,+,+HS,+S,2,，,H,参与阴极反应,。,（,2,）,H,2,S,腐蚀的产物,为,Fe,x,S,y,(FeS,，,Fe,2,S,3,，,Fe,3,S,4,),，它的电极电位比碳钢正，所以覆盖在碳钢表面的腐蚀产物，,成为腐蚀电池的阴极,。,（,3,）,H,2,S,电离出的,H,，,由于,H,2,S,和,HS,的存在，不易结合成,H,2,，而是向金属内部扩散在其缺陷处富集，,H,聚集后易形成,H,2,，产生的压力不断增大，,使钢材脆化开裂。这就是硫化物的应力开裂（,SSC,）。,（,3,）,H,2,S,的影响,（一）内腐蚀原因分析,采出水中的,H,2,S,，一方面来自,油层及伴生气,中，另一方面由于微生物的作用，尤其是,硫酸盐还原菌（,SRB,）的代谢过程,产生,H,2,S,。,3,、腐蚀机理,五、腐蚀与控制工艺技术,95,产生硫化亚铁,污染水质,（一）内腐蚀原因分析,硫化氢腐蚀的破坏类型,均匀腐蚀和点蚀,主要表现为,壁厚减薄、蚀坑，,是硫化氢腐蚀过程阳极铁溶解的结果。在钢铁表面生成,硫化铁腐蚀产物膜和钢铁组成电偶，使钢铁继续腐蚀,。,（,3,）,H,2,S,的影响,3,、腐蚀机理,五、腐蚀与控制工艺技术,96,（,1,）,CO,2,和,H,2,S,一样溶于水中，,电离出,H,。,H,与阳极反应生成的电子在阴极结合，,成为阴极去极化剂，促使腐蚀加快,；,（,2,）腐蚀速度与,CO,2,含量（分压）有关。,溶液中,CO,2,的分压越大腐蚀越快；,（,3,）,H,2,S,与,CO,2,共存时，,CO,2,促进,H,2,S,的腐蚀,，腐蚀产物主要是,FeS,。当,CO,2,与,H2S,分压之比大于,500,时，腐蚀才以,CO,2,为主，腐蚀产物主要是,Fe,2,(CO,3,),3,。,（,4,）,CO,2,对腐蚀的影响,（一）内腐蚀原因分析,3,、腐蚀机理,五、腐蚀与控制工艺技术,97,FeS,6OH,3Fe(OH),2,6OH,阳极,阴极,S,2,SO,4,2-,S,2,+4O,8H,4O 4H,2,0,硫酸盐还原菌,8H,8e,+,8H,2,O 8OH,8H,+,2OH,6OH,4Fe 4Fe,2+,+8e,8e,（,5,）细菌（主要是,SRB,）的影响,在油田才出水中造成危害的细菌主要有,硫酸盐还原菌（,SRB,）、腐生菌、铁细菌,等。,（一）内腐蚀原因分析,3,、腐蚀机理,五、腐蚀与控制工艺技术,98,二、腐蚀机理及影响因素,（,6,）酸、碱度（,pH,）的影响,胜利油田地面工程系统的腐蚀原因分析,（一）内腐蚀原因分析,pH,值对腐蚀的影响主要是由于,pH,值影响金属表面上氧化膜的形成和溶解。,3,、腐蚀机理,99,（,7,）温度的影响,温度几乎能提高所有化学反应的速度，另外温度高可加速溶质传质速度。,（,8,）水中含油的影响,原油本身对碳钢几乎无腐蚀性。但分散在水中的油污、油与垢、油与泥沙等物粘附在构筑物表面，粘附物下部成为氧浓差电池的阳极区而腐蚀。,（,9,）水的流速及磨损的影响,介质的流速越快，腐蚀速度也越快，如介质中有固体颗粒，流动时的磨损，破坏了金属表面保护膜，使腐蚀加快。（油田采出水处理和回用过程中，流速一般为,1.5m/s,）。,（,10,）垢物的影响,油田采出水中常见的垢呈碳酸盐垢和硫酸盐垢，垢本身没有腐蚀性，但在系统中由于成垢复盖金属表面，易形成氧的浓差电池，易产生局部腐蚀。,（一）内腐蚀原因分析,3,、腐蚀机理,五、腐蚀与控制工艺技术,100,胜利油田大部分地区位于,渤海湾海滨平原,，多为近代黄河冲击海相沉积而成，属,滨海盐渍土壤,，土壤含盐以,氯化物为主,，氯离子含量最高可达,5225.5mg/l,土壤电阻率低,，一般都在,20.m,，,地下水位高,，一般为,1,3,米。通过腐蚀试验站试片埋没测得的腐蚀速度，为大庆地区的,8,倍，四川的,36,倍。按土壤腐蚀性标准判断，,胜利油田属极强腐蚀区,。,（二）外腐蚀原因分析,1,、腐蚀现状,管道的外防腐层因各种原因破损、老化后，防腐层破损管段管体长期、直接裸露在强腐蚀性环境中，导致管道管体腐蚀。,五、腐蚀与控制工艺技术,101,腐蚀形貌及特征宏观分析,溶解氧垢下腐蚀,温差腐蚀,CO,2,腐蚀,SRB,腐蚀,SSC,HB,（二）外腐蚀原因分析,1,、腐蚀现状,五、腐蚀与控制工艺技术,102,占压施工机械损伤,盗油盗气人为破坏,（二）外腐蚀原因分析,（,1,）管线外防腐层老化破损,-,第三方破坏,2,、腐蚀原因分析,五、腐蚀与控制工艺技术,103,盗油猖獗，对防腐层破坏严重,五、腐蚀与控制工艺技术,104,弯头、三通、变径处外防质量差或无外防,埋深浅，受紫外线及气候变化影响，引起老化,（二）外腐蚀原因分析,（,1,）管线外防腐层老化破损,-,施工缺陷,2,、腐蚀原因分析,五、腐蚀与控制工艺技术,105,沥青类防腐层,易吸水，导致充水剥离，不适宜地下水位常年较高的区块。,沥青、防腐胶带类,的防腐层不耐植物根系，不适宜芦苇、杂草等植物分布密集的区块。,黄夹克类,外防不但不具有自我修复功能，而且具有破损传递的效果，不适宜易遭人为破坏的输油、输气管线。,（,1,）管线外防腐层老化破损,-,外防腐层选择不当,（二）外腐蚀原因分析,2,、腐蚀原因分析,五、腐蚀与控制工艺技术,106,“,重管线本体，轻管线防腐层,”,的观念,部分,管线穿孔修复后,，常常,不同时修复外防腐层,，最终导致防腐层破损的数量逐步增加，而管线的安全防护性能逐年下降。,（二）外腐蚀原因分析,（,1,）管线外防腐层老化破损,2,、腐蚀原因分析,五、腐蚀与控制工艺技术,107,临盘,SHS70-1,站,SHS14,站混输管道,河口陈南陈,34,中压掺水管道,1144,无缝钢管预制成型,壁厚不均匀,导致管道大部分区段沿局部轴向原始壁厚较薄，成型偏差严重处壁厚最小值,3mm,。,防盗,双层管,（外层为低合金高强钢，内层为碳钢），外层管每隔,0.5m,存在一接缝，内层管局部穿孔后，,内外层管形成电偶腐蚀,，内层管作为阴极加速腐蚀。,（二）外腐蚀原因分析,（,2,）管线材质问题,2,、腐蚀原因分析,五、腐蚀与控制工艺技术,108,清水、污水混注,，引起管线严重腐蚀结垢,温差腐蚀,焊条材质与母材材质的不匹配,引起焊缝附近的电偶腐蚀。,（二）外腐蚀原因分析,2,、腐蚀原因分析,（,3,）施工或生产工艺不当,五、腐蚀与控制工艺技术,109,弯头、变径、固定支座、三通处腐蚀穿孔频率高，这些部位除易发生的应力腐蚀外，也正是防护最薄弱的部位。,腐蚀主要原因,高含砂,强腐蚀区,高含水,油田进入高含水期开发后，整个集输管网相当于一个高含油污水水网。集输管网的运行温度逐步上升，从而加剧了管道的腐蚀。,采出液含砂量增加，目前的含砂量是开发初期的十多倍，磨蚀比较严重。,产出水的矿化度高，成垢离子含量高，易形成垢下腐蚀。污垢又为菌类的繁殖创造了条件，造成垢下细菌腐蚀严重。,薄弱部位,五、腐蚀与控制工艺技术,110,外腐蚀控制：,防腐涂层阴极保护,选材与材料优化：,药剂防腐,井下：固体缓蚀剂,地面：缓蚀剂、杀菌剂、阻垢剂,抗,CO,2,腐蚀，多元复合驱,表面处理：,涂、镀层，须严格控制内防质量。,非金属：,玻璃钢管、钢骨架复合管等，输送介质腐蚀性较强的低压集输管线。,检测和监测技术,内腐蚀控制,埋地管道定期腐蚀检测,井下腐蚀速率在线监测,站场设施腐蚀速率在线监测,输气管线冷凝水在线监测,五、腐蚀与控制工艺技术,111,腐蚀控制技术,应用,涂料防腐工艺技术,镀层防腐工艺技术,玻璃钢管工艺技术,玻璃钢内衬防腐工艺技术,防腐液环空保护技术,套管阴极保护技术,油管固体防蚀剂应用技术,腐蚀控制方面，主要应用推广了以下技术,五、腐蚀与控制工艺技术,112,管道外防腐层,石油沥青,聚乙烯,/,聚丙烯胶粘带,环氧粉末,FBE,二层,/,三层,PE,硫化橡胶防腐层,液体涂料防腐,泡沫夹克保温,都已建立了相应的管道防腐涂敷作业线,1,、外防腐,腐蚀控制技术应用,（,1,）管道防腐涂层与包覆层。,在各种防腐技术中,涂料防腐蚀技术应用最广泛,涂料防腐是一种最简便、最有效、最经济的防腐蚀措施。,五、腐蚀与控制工艺技术,113,（,2,）阴极保护技术,阴极保护技术是对长输管道和站内埋地管网以及大型储罐设备最经济、有效的防护措施之一。,胜利油田阴极保护工作开始于,1968,年，,30,多年来，积累了丰富的经验，设计有阴极保护的长输管道一百多条，约,3000,余公里。对孤东,1#,联合站（,18,座油水罐，,14,公里管线）实施了区域性阴极保护，其技术水平与效果均达到国内先进水平。,1,、外防腐,腐蚀控制技术应用,（,3,）硬质聚氨酯泡沫塑料聚乙烯夹克防腐保温技术,用于,埋地保温管道最主要的方法,。胜利油田采用的“一步法”成型技术，于,1983,年研制成功；研制开发了,CAS,耐高温泡沫塑料和高压蒸汽管道保温材料。同时为了确保管道的防腐性能，又对原防腐保温结构进行优化，开始推广应用沥青防腐泡沫夹克管和聚乙烯胶粘带防腐泡沫夹克管技术。黑夹克,+,黄夹克,五、腐蚀与控制工艺技术,114,2,、内防腐,腐蚀控制技术应用,（,1,）管道内防腐涂层选择,防腐涂料是近十几年,油田钢质管道内壁腐蚀控制采用的主要材料,。试验和实践证明，,环氧型及环氧聚氨酯型,防腐涂料的耐油、耐温、耐油田污水性能较好，如果施工质量可靠，能达,10,年以上的保护。,五、腐蚀与控制工艺技术,115,先进的,内涂敷工艺技术,也,是实现钢质管道内防腐涂层性能,，,保证防腐质量的关键所在,。先后研制成功了,环氧粉末内喷涂作业线,、,液体涂料喷涂作业线,、,现场管道爬行式自动内补口机,、检测补涂机、现场管道内挤涂工艺等涂敷技术，极大地提高了油田管道内涂防腐技术水平。海底管线的内涂防腐。,2,、内防腐,(,腐蚀控制技术应用,（,2,）金属管道内涂工艺,五、腐蚀与控制工艺技术,116,为避免回注水在处理、输送过程中由于细菌造成的二次污染，将长效杀菌成分添加到防腐涂料中，研发了杀菌防腐涂料，通过阻止金属表面固着菌的滋生及生物膜的形成，从而有效控制注水系统中细菌引起的腐蚀。,（,3,）杀菌防腐涂料的应用,杀菌时间,4h,12h,1d,3,个月,杀菌率,（）,SRB,85,99.5,99.5,99.7,FB,90,95,95,99.7,备注,空白菌量,2.510,6,个,/mL,2,、内防腐,腐蚀控制技术应用,五、腐蚀与控制工艺技术,117,（,4,）金属管道内衬