新的油气开采和运输方式对管道腐蚀的影响

石油和天然气行业一直在稳步提高产量，以跟上不断增长的全球能源需求。根据英国石油公司的统计数据，全球石油产量从1980年的6300万桶/天增加到2016年的9200万桶/天。此外，全球天然气产量在同一时期从大约1430亿立方米增长到超过3500亿立方米。为了满足需求，已经引进了新技术，但就它们对现有基础设施的影响而言，它们带来了新的挑战。这使得保护管道资产的重要性变得更加重要。公司不仅无法承受延误或错误，而且更强大的管道保护系统通常意味着更少的定期维护。

在这里，我们将了解一些正在使用的石油和天然气开采方法及其影响，以及一些可能的解决方案，以减少影响。

提高采收率(EOR)

为了满足不断增长的需求，先进的石油和天然气开采技术被称为提高原油采收率EOR (EOR)用于提高从自然储量中提取和运输石油和天然气的效率。这些提高的产量，再加上提高采收率技术所产生的恶劣环境，给现有的油井、管道及其相关部件增加了额外的负担。

管道腐蚀在石油和天然气行业是一个众所周知的问题。NACE进行的一项研究估计，仅在美国，管道腐蚀的成本就在54亿美元到86亿美元之间。(有关这个主题的更多信息，请参见管道腐蚀和失效的类型．）

不幸的是，在充满活力和快速发展的油气行业，产量的增加并不总是与更高的预算相匹配。通常情况下，作业者必须确保管道的最佳效率，同时将成本降至最低。此外，一些关键组件，如法兰此外，在过去50年里，油井和管道中使用的法兰隔离组件(垫圈、螺栓和垫圈)基本没有变化。业内人士估计，全球油气行业的腐蚀成本将超过13亿美元。对于海上设施，一些运营商估计60%至70%的维护成本与腐蚀问题直接相关。

石化工厂和炼油厂的管道腐蚀通常以以下形式出现:

• 内部腐蚀，这是由于侵略性气体，如二氧化碳(CO₂),硫化氢(H₂S)
• 水腐蚀或侵蚀腐蚀，这是由管道中的高速、高压流量引起的(读抗空泡腐蚀和侵蚀腐蚀查阅有关腐蚀及腐蚀的更多资料。)

提高采油技术的目的是提高萃取量和效率，但这也会大大增加上述腐蚀的风险。常用的三种提高采收率的方法是注热、注气和注化学。我们将在这里深入地看一下。然而，显然需要新技术来满足日益增长的产量和所提取的油气具有侵略性的物理和化学性质。因为，请放心，提高采收率的方法不会消失。事实上，随着这些方法的持续使用，随着时间的推移，石油和天然气变得越来越酸，这个问题可能会变得更加普遍。

注气

注气混相驱是目前最常用的提高采收率方法。它通常用于水驱后，帮助清理地层中的剩余油，这些剩余油可能由于压力减弱而被遗漏或圈闭。气体，如一氧化碳₂，以其超临界相(温度为87.9°F(32°C);压力,1070 atm)。在此阶段，CO₂采用了一种液体的特性，尽管它的浓度很低粘度它可以与油混溶，并能膨胀以帮助提高地层的下降压力。

然而,当超临界有限公司₂与储油中的水反应，碳酸(H₂有限公司_3.）生产。这种酸降低了储备中的pH值，从而创造了一个对金属成分具有高度腐蚀性的环境。此外,硫化氢(H₂S)也可能与CO混合₂在注气前，提高石油与注入CO之间的混相性₂．H₂但是，S具有极高的毒性和腐蚀性，会进一步加剧管道和设备的腐蚀。

热注入

热注入包括提高油藏温度，以降低稠油的粘度，提高稠油在油藏中的流动性。提高地层温度最常用的方法是将蒸汽泵入井中，类似于注气。

当蒸汽从注入井一旦接触到油，它的温度就会下降，蒸汽就会凝结成热水。这种热水会加热石油，使其膨胀并变得不那么粘稠。

因为一些地层可能含有酸性矿物，蒸汽也可能溶解其中一些化合物，导致有毒气体在地表喷发。此外，这一过程产生的强烈热量会导致管道部件过度磨损和退化。

化学剂注入

化学注入是指使用特殊配方的化学溶液来提高油层的采收率。这些化学物质可以通过增加注入水的粘度来提高水驱的波及效率，也可以通过像肥皂一样的物质来降低水驱的波及效率表面张力在油藏中油和水之间。

化学注入不会产生与气体或热注入相同的恶劣环境，因此不被认为是造成油井和管道腐蚀的主要因素。然而，由于成本较高，化学注入方法在美国所有提高采收率方法中所占比例不到1%。

防腐蚀及缓减腐蚀

这些新的油气开采方法增加了腐蚀行业对零部件(特别是法兰)的需求，这些零部件采用更耐腐蚀的合金，并采用更坚固的设计，以更好地抵抗气体注入过程的腐蚀性。管道压力速率越高，加上热量和更多的腐蚀元件，对管道部件施加额外的压力，增加了腐蚀速率。为了确保长期计划作业的成功，必须确保井的所有组成部分井筒对于完井设备，能够承受EOR方法产生的恶劣腐蚀环境。

Download:具有化学渗透问题的管道隔离新设计/材料解决方案

垫圈

除了金属元件外，还必须特别注意非金属元件，如法兰垫圈。垫圈和密封件对于防止连接点上法兰之间的直接接触至关重要。这种分离过程称为法兰隔离．法兰隔离是整个腐蚀保护系统的关键元素，因为它们是必要的:

• 阴极保护-在具有ICCP系统的井和管道网络中，法兰隔离作为连接法兰之间的绝缘屏障。这种隔离限制了范围和成本阴极保护通过电将长管道“分割”成独特的阴极保护区域。这确保了由整流器产生的直流电流包含在要保护的管道部分内。
• 阴极保护-不同金属之间的连接也需要法兰隔离。在一定条件下，当不同成分的金属直接相互接触时，它们就会形成一种细胞，称为细胞双金属夫妇因为它们的电极电位不同。两种金属之间的电位差允许电子在阳极和阴极之间自由流动，从而产生电流。(有关此主题的更多信息，请参见为什么两种不同的金属会引起腐蚀?)法兰隔离垫片作为绝缘屏障，防止双金属偶的形成，从而消除不同法兰材料之间的直接接触电化学腐蚀．

常用的玻璃增强环氧树脂事实证明，垫圈不适合要求较高的提高采收率应用。GRE衬垫结构由树脂饱和层组成编织玻璃纤维表。这种层状结构在加强油气开采的高压下容易发生分层。

此外，GRE垫圈的工作温度通常在150°C到200°C之间^°C (302^°F - 390^°F);比热注入方法的温度低得多。高温和高压会加剧衬垫问题，加速层压纤维的恶化。当接触到酸性气体时，GRE也表现出了对化学分解的高度敏感性。

损坏的垫圈可能导致法兰直接接触法兰，这会降低或抵消阴极保护系统的有效性，促进电腐蚀，并增加泄漏和井喷的风险。

开发了新的高温、高压和耐化学腐蚀的密封垫，以替代GRE和其他不合格的密封垫材料。完全涂层和封装垫圈远离了传统的塑料和纤维层压垫圈，这些垫圈容易发生分层。此外，新开发的垫圈涂层已被证明具有高水平的磨损，压力，温度和电阻，以防止各种类型的腐蚀。

管道规定

不断变化的管道法规也推动了变革的动力。在美国，管道和危险材料安全管理局(PHMSA)正在考虑对以前定义为中度后果区(MCAs)的地点实施法规。这意味着上游设备，如收集线，以前是不受监管的，预计将受到更严格的要求，从而突出了在这些地区需要更有效的腐蚀控制和适当的建筑材料。

结论

由于石油和天然气行业的需求不断上升，法规和EOR方法对管道的要求越来越严格，标准的提取设备显然必须升级以满足这些需求。金属和非金属部件的耐腐蚀材料的选择性使用对于确保设备的寿命和现场人员的安全至关重要。