塔河油田非金屬管材應用與認識

韓陽　張江江　羊東明

摘要：金屬腐蝕問題嚴重影響塔河油田的正常生產，并可能造成極大經濟損失。文章對比分析了金屬與非金屬管材的優缺點，介紹了塔河油田在用的幾種非金屬管材應用情況及主要失效原因，同時指出了非金屬管材使用時存在的一些問題，并展望了非金屬管材在油田防腐方面的巨大應用前景。

關鍵詞：油田防腐；金屬腐蝕；非金屬管材

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0043-02

1 油田概況

西北油田分公司是中石化的第二大油田，所屬油氣田內腐蝕環境十分惡劣，采出液具有“高CO2、高H2S、高CI-，低pH值”的“三高一低”特點，腐蝕帶來的直接損失和間接損失呈現逐年上升的趨勢。據統計，各行各業由于腐蝕造成的損失約占國民生產總值的3%，而石油與石化行業尤為嚴重，約占到其產值的6%左右。

2 非金屬管應用與失效情況

目前已應用各類非金屬管材980.77km，約占油田集輸管線的15%，且應用量逐年增加。目前非金屬管線敷設主要以經驗和規范進行設計選材，沒有按照油田實際工況條件進行適應性試驗和評價選擇，導致管材失效問題較為突出，制約了非金屬管材推廣應用。

2.1 非金屬管應用現狀

隨著腐蝕問題的加劇，對非金屬管材的需求也逐步擴大，截止到2012年12月底，塔河油田已建非金屬管線總長度約980.77km，其中玻璃鋼管線長度524.533，占總管線比例53.48%。

根據介質特性、腐蝕環境、材料性能等特點，主要對應用較廣的玻璃鋼、塑料復合管等非金屬管材等優缺點進行分析。

2.1.1 玻璃鋼優點為質輕，抗腐蝕強，零件少，便于安裝，永久變形小，使用壽命長，缺點為抗外力破壞性差，維修困難，存老化問題，耐溫低，不適合DN400以上大口徑管道；連接方式手工糊制、螺紋承插膠接及O型圈承插連接。

2.1.2 塑料合金復合管優點為適合注水及生活用水介質，衛生，無毒，安裝方便，造價低，缺點為耐溫性能差，抗沖擊能力差，連接方式為金屬轉換接頭承插膠接。

2.1.3 連續增強復合管的優點是耐腐蝕性強，流體特性小，對接快，耐溫80℃，一次性施工長度長，缺點為脆性大，抗破壞性能力差，不易修復，連接方式為金屬轉換接頭法蘭連接。

2.2 非金屬管失效情況

由于種類多、廠家多，非金屬管材的性能和質量參差不齊，導致在塔河油田使用時暴露出了一些失效問題。2006年以來非金屬失效逐年增多，以接頭失效為主。至2013年非金屬管材在原油系統腐蝕頻次0.079次/公里，金屬腐蝕穿孔頻次0.265次/公里，是非金屬管材腐蝕刺漏的6倍；污水系統中非金屬管材發生腐蝕、刺漏頻次0.04次/公里，金屬發生腐蝕穿孔頻次2.33次/公里，是前者的約58倍。

3 塔河在用非金屬管材存在的主要問題

3.1 選材問題

目前，非金屬管線種類多，標準多，產品連接方式、施工工藝各異，問題是哪種產品適用于哪種工況條件及如何選用性價最優產品及施工工藝的問題極大限制了非金屬管材在塔河油田的應用，如非金屬管材在稠油區塊慎用。

3.2 適用性問題

由于非金屬材質本身承壓低，抗沖擊性及耐壓等差，因而使用環境受限。如塑料合金復合管適應的輸送介質溫度為-35℃～70℃，適用壓力≤3.5MPa，有些管線在應用中溫度遠高于它的適用溫度，所以超出適用溫度也是發生刺漏的原因，投產至今8區地面工程刺漏嚴重。

3.3 施工問題

施工環節控制困難。非金屬管線在施工過程施工質量受施工隊伍、環境、管溝、回填、道路、河流穿越等影響較大，施工難度大，時間長。如螺紋部分清理不徹底，玻璃鋼與其他材質連接時由于采用的是鋼制轉換接頭處，容易滲漏。

3.4 搶修或修復問題

搶修或修復難度大。非金屬管材一旦發生刺漏，問題嚴重。修復時間長、難度大，甚至有時需停產更換，部分稠油管線再生產時還需鹽水掃線。

4 非金屬管材失效特征及原因分析

4.1 金屬轉換接頭腐蝕刺漏失效

接頭是非金屬及其復合管的薄弱點。接頭處因為是兩種不同的材質，在此處主要存在的是靜電與集中腐蝕，造成腐蝕嚴重。

4.2 膠連接頭刺漏

由于接口依托粘結劑強度，施工時接口粘結劑進雜質或不均勻固化對管道接口強度影響大，溫度和風沙天氣對管道施工均有較大的影響，施工控制不得當易造成接頭刺漏。

4.3 長期服役后承壓能力下降

在某些介質條件下，有的非金屬管材甚至會發生吸漲、溶蝕等降級現象，并導致失效。T820（K）單井管線介質為重質稠油，天然氣中高含H2S，該管線運行6年后發生溶脹、降解，導致管線性能減弱，出現破裂。

4.4 外力破壞失效

玻璃鋼材質脆，柔性差，抗沖擊能力差，極易受機械損傷導致爆管。2012年4月11日4區油閥組至一號聯集輸干線玻璃鋼管線被挖斷，造成原油泄漏，影響正常生產。

5 結語

（1）非金屬材料由于非金屬材料的無極性，與大多數酸、堿鹽均不發生反應，且在電化學腐蝕環境中很難發生失去外層電子的氧化反應，在耐蝕性上比金屬材料具有先天優勢。

（2）非金屬應用還存在強度低、抗沖擊能力差、易破損、材質脆性大、耐熱性差等方面的不足，非金屬管材的應用需開展壓力等級、使用壽命、溫度、連接性能、環境相容性等方面適用性評價。

參考文獻

[1] 石仁委，龍媛媛.油氣管線防腐蝕工程[M].北京：中國石化出版社，2008：172-173.

[2] 李鶴林.石油管工程[M].北京：石油工業出版社，1999：66.

作者簡介：韓陽（1983—），男，供職于中石化西北油田分公司工程技術研究院，研究方向：油田腐蝕與防護工程技術；張江江（1983—），男，中石化西北油田分公司工程技術研究院助理工程師，碩士，研究方向：油氣田腐蝕防護。

（責任編輯：周 瓊）