石油管為什么因腐蝕而選用玻璃鋼管

腐蝕破壞引起突發(fā)的惡性事故往往會造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會后果。世界各國每年僅管道腐蝕就造成巨大的經(jīng)濟損失，美國約20億美元，英國約為17億美元，德國和日本約為33億美元。作為油氣勘探開發(fā)的油井管(油管、套管、鉆桿等)和油氣水輸送的管線管(長距離油氣輸送管、出油管、油田油氣水集輸管、注水注汽、注二氧化碳、注聚合物管等),其失效主要表現(xiàn)為腐蝕失效，主要的腐蝕介質(zhì)有硫酸鹽還原茵(SRB)等，腐蝕破壞導(dǎo)致的損失巨大。例如1977年完工的美國阿拉斯加一條長約l287km、管徑1219.2mm的原油輸送菅道，一半埋地一半外露，每天輸送原油約200 x lO4bbl,造價80億美元。由于對腐蝕研究不充分和施工時采取的防腐蝕措施不善，12年后發(fā)生腐蝕穿孔達826處之多，僅修復(fù)費用一項就耗資15億美元。由于不可預(yù)見的管道外部腐蝕，維護與修理費用已有所增加，美國用于研究、試驗、服務(wù)、監(jiān)測、修理、維護及新項目建設(shè)方面的年度腐蝕總費用預(yù)計超過100億美元。其中，石油天然氣工業(yè)腐蝕費用預(yù)計占其維護、修理及新項目建設(shè)費用的40%。

    目前中國部分油田進人高含水期開采，有的新油管下井一年后即發(fā)生穿孔，三年就得全部更換。據(jù)初步分析，注水井套管的腐蝕速率約為每年0.5～0.6mm,維持費逐年增大，油管、抽油桿、泵等設(shè)備的更換，每年約為2.5億元。注水井套管壽命一般在6年左右，油井套管使用壽命一般在8年左右。四川酸性氣田特別是磨溪氣田，天然氣中含有H₂S、CO₂、CI、硫酸鹽還原菌(SRB)的地層水，對油、套管，集輸管線腐蝕十分嚴重，特別是井下油管，最短在2年左右發(fā)生腐蝕斷裂，造成內(nèi)部堵塞，壓力下降，產(chǎn)量下降。勝利油田已進入特高含水開發(fā)期，采出污水含有溶解氧、硫酸鹽還原菌、CO₂、H₂S、CI-,對鋼管管材腐蝕相當嚴重，平均腐蝕速度為1一7mm/a,應(yīng)力作用下的點蝕速度為l4mm/a。勝利油田現(xiàn)有地面管線20000km，其中原油集輸、污水、注水管線占85%。鋼管年更換率為2.5%,至少更換400km，損失達6000萬元。中原油田因水質(zhì)偏酸性且極不穩(wěn)定引發(fā)腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失每年約7000萬元，問接經(jīng)濟損失約2億元。大慶油田現(xiàn)有地面管線約40000km，平均壽命9年，年更換率12.9%。油管柱約50000km．平均壽命3年．中國石油所屬油田管道腐蝕、老化嚴重、穿孔、漏油事故頻繁發(fā)生。到1998年底，已建集輸原油管線約70445km.其中超年限使用的約占12. 7%，已發(fā)生腐蝕的約占20. 5806，至2003年還將增加超年限管道1048km。

    據(jù)美國國家運輸安全局對1969～1978年發(fā)生的管道事故報告的統(tǒng)計結(jié)果，管道失效原因中腐蝕占43.6%。在中國，管道因腐蝕造成失效也占有相當高的比例，據(jù)一油氣田的統(tǒng)計，

1970—1980年間輸氣干線共發(fā)生100起較重大的管道失效事故，腐蝕失效占22.5%。1971年5月，我國某油田天然氣管網(wǎng)因脫硫凈化氣中的CO₂殘留的H₂S的腐蝕破壞引起爆炸和燃燒，直接經(jīng)濟損失7000萬元，傷亡24人：此后的15年間共發(fā)生爆炸燃燒事故83次。 1975年，北海挪威艾柯基斯克油田阿爾法平臺API X52高溫立管，由于原油中含有l.5%—3%CO₂及6%—8% C1-，同時由于飛濺區(qū)的腐蝕投產(chǎn)僅兩個月，被腐蝕得薄如紙張，導(dǎo)致了嚴重的爆炸、燃燒和人身傷亡事故。1988年英國帕爾波·阿爾法平臺油管因CO₂腐蝕疲勞造成斷裂引發(fā)突然爆炸燃燒，死亡166人，使英國北海油田原油減少12%。長慶氣田天然氣中CO濃度在0--5.59%之間，平均為3.02%，H₂S濃度在O—0. 319%之間，平均為0.026%，Cl濃度最大146735mg/m3。華北油田鎦58井中的C0₂將油管腐蝕穿孔，使用18個月就報廢了，新疆塔里木油田的C0₂濃度也達到百分之幾。上述兩油田C0₂濃度與艾柯基斯克油田相近。渤海海上油田渤中13 - 11井的套管內(nèi)側(cè)，在水蒸氣冷凝形成水膜并有CO₂存在時，發(fā)生了嚴重破裂。南海鶯歌海牙13 -1天然氣井C0₂濃度高達22%，還有注CO₂采油技術(shù)的采用，高CO含量的油、氣開發(fā)將遇到極為嚴重的腐蝕破壞。塔里木輪南地區(qū)的油管腐蝕已成為問題。輪南地區(qū)油氣中含有CO₂，對油、套管的腐蝕經(jīng)歷了三個階段。第一階段為無腐蝕階段，即油氣自噴，含水量極少. CO₂未造成腐蝕；第二階段為全面腐蝕階段，即機抽階段，隨著含水量上升，CO₂的腐蝕成為問題，溫度對CO₂的腐蝕很敏感，在60 -90℃CO₂的腐蝕最為嚴重；第三階段為垢下腐蝕穿孔及阻塞階段，隨著注水開發(fā)的進行，含水量繼續(xù)上升，垢下腐蝕穿孔成為最嚴重的問題。目前，輪南地區(qū)正處于第三階段，例如輪南某井，含水率40%左右，油管下井2年，在1800～2100rn井段（溫度約90'C），CO₂腐蝕造成油管穿孔報廢。

    上述這些腐蝕惡性事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失和嚴垂的社會后果，為了減少腐蝕造成的損失，首先應(yīng)正確選用管材，在采油、采氣、集輸、注水等工程中適用的場合使用玻璃鋼管等非金屬管材是一種正確的選擇。