海洋管道内壁局部腐蚀的监测关键技术研究
发布时间：2021-04-10 11:30
海洋油气集输管线是海洋油气开采系统的重要组成部分。由于油气输送管道内的流质含有较多的腐蚀性介质,管道内壁腐蚀成为困扰海洋油气开发的重要问题之一。海洋油气集输管线的铺设距离较长,管道内部的流质环境复杂,管道内流质的流态、温度、含沙量以及腐蚀成分的变化都可能导致不同类型的局部腐蚀问题。当管道内外壁存在较大温差时,湿蒸汽在管道内壁的冷凝可能造成顶部腐蚀的发生;在管道内流速较缓的区域,由于腐蚀产物和固体颗粒在管道底部的堆积可能导致沉积物下腐蚀的发生;当管道内的流速较高时,高速流动的腐蚀介质可能导致磨损腐蚀的发生,针对管道常见的局部腐蚀问题,目前仍缺乏有效的手段进行在线监测。因此,本文依托国家“十二五”重大科技专项“荔湾3-1气田腐蚀监测与防腐系统设计”,研制了基于新型双环电阻传感器的海底管道局部腐蚀监测系统,并在模拟循环管路中针对海底管道一些常见的局部腐蚀问题开展了研究,主要工作归纳如下:（1）提出了一种可用于海底管道内壁局部腐蚀在线监测的双环电阻传感器,通过将管道的环形切片分成六个分区,采用特殊的电路设计,实现了管道内壁全周向的在线腐蚀监测。双环电阻传感器相比传统的电阻传感器具有更高的监测精...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
}水下立管外壁状态Fig.13Theouterpipewallofthesubsearise.
??从图１．２中可以看出，对海底管线的流动保障威胁最大的问题仍然是腐蚀。由于管??道外壁处于海洋环境中，一旦管道外壁配重层或涂层发生破损，强腐蚀性的海水会渗入??涂层而与管道金属表面接触，从而导致腐蚀的发生。图１．３为水下立管在涂层破损区域??出现外壁腐蚀现象的实物照片。管道内壁腐蚀与管道内流质的成分以及介质流态有着直??接的关系。海底管线内的主要流动介质为石油和天然气，呈现为气液两相流，由于油气??田在开采时采用的注水工艺和地层水的采出，海底管线内往往出现油气水的三相流动Ｐ??｜４］。由于深海油井中通常天然气含量较高，管线中的主要流型为分层流、波浪流、环状??流和段塞流，如图１．４所示。??图１．３水下立管外壁状态??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｏｕｔｅｒ?ｐｉ
的温度低于４０°Ｃ时，通常不会有致密的ＦｅＣＯ；保护膜生成，钢材将承受较高的均匀腐??蚀。而一旦冷凝液膜内的温度高于７０°Ｃ，将会极大促进致密ＦｅＣＯ；保护膜的生成，但??同样会引入新的局部腐蚀问题１３３１。图１．６展现了局部ＦｅＣ０３保护膜的脱落所导致的点蚀??发生的典型情况｜２３］。当硫化氢气体和有机酸同时出现在海底管道中时，液膜中的ｐＨ将??进一步降低，影响碳酸亚铁保护膜的生成，管道内壁的顶部腐蚀进一步加剧｜Ｉ８?Ｍ］。目前??针对管道内壁顶部腐蚀问题的防护，通常采用加注乙二醇（ＭＥＧ）的方法来降低管道内??湿蒸汽的分压，ＭＥＧ的注入充分减少了湿热蒸气在管道内壁顶部的冷凝，减小顶部腐??蚀的发生概率｜３５１。但由于ＭＥＧ的蒸汽压力远低于水的蒸汽压，会被迅速消耗转化为去??质子化的盐，失去本身的作用｜２７１。因为ＭＥＧ的补给率在实际管道中也很难控制，顶部??腐蚀仍然是海洋管道所面临的棘手问题。??ＷＯ?＾?：気？！養誦??图１．６腐蚀产物膜的局部脱落ｍｉ??Ｆｉｇ．?１．６?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｒｏｄｕｃｔ?ｌａｙｅｒ?ａｎｄ?ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ?ｂｒｅａｋｄｏｗｎ．??－７－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evolution of the Corrosion Product Film and Its Effect on the Erosion–Corrosion Behavior of Two Commercial 90Cu–10Ni Tubes in Seawater[J]. Okpo O.Ekerenam,Ai-Li Ma,Yu-Gui Zheng,Si-Yu He,Peter C.Okafor. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(11)
[2]Anaerobic microbiologically influenced corrosion mechanisms interpreted using bioenergetics and bioelectrochemistry: A review[J]. Yingchao Li,Dake Xu,Changfeng Chen,Xiaogang Li,Ru Jia,Dawei Zhang,Wolfgang Sand,Fuhui Wang,Tingyue Gu. Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[3]中国海油海底管道事故统计及分析[J]. 王红红,刘国恒. 中国海上油气. 2017(05)
[4]乙二醇对X65钢在CO2饱和的3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响研究[J]. 蒋秀,宋晓良,张全,刘艳,刘曦泽,屈定荣. 中国腐蚀与防护学报. 2017(04)
[5]X65管线钢在盐溶液中的腐蚀监测技术[J]. 李小龙,谭珮琮,黄一. 腐蚀与防护. 2017(02)
[6]低渗透油田二氧化碳驱采油技术探讨[J]. 赵峰,杨兴,洪曦,雷晓银,刘贵山. 石化技术. 2017(01)
[7]X65管线钢在沉积物下腐蚀与缓蚀剂作用效果[J]. 徐云泽,黄一,盈亮,王晓娜,杨飞. 材料工程. 2016(10)
[8]316L与X65在模拟流动地层水中电偶腐蚀行为[J]. 罗睿,余世杰,袁鹏斌,欧阳志英. 装备环境工程. 2016(04)
[9]管线钢在沉积物下的腐蚀行为及有机膦缓蚀剂的作用效果[J]. 徐云泽,黄一,盈亮,杨飞,李兵,王晓娜. 金属学报. 2016(03)
[10]海底管道深水流动安全保障技术研究[J]. 晏妮,王晓东,胡红梅. 天然气与石油. 2015(06)
博士论文
[1]海水环境下混凝土结构中钢筋腐蚀问题与防护方法研究[D]. 杨璐嘉.大连理工大学 2017
[2]新型输油气双金属复合管道腐蚀及可靠性研究[D]. 范兆廷.重庆大学 2013
[3]基于内置多元传感器监测钢筋混凝土结构腐蚀状态研究[D]. 卢爽.哈尔滨工业大学 2010
[4]管道内壁腐蚀监测技术研究[D]. 纪大伟.大连理工大学 2010
[5]水平管油—水两相和油—气—水三相流动特性研究[D]. 王海琴.中国石油大学 2008
硕士论文
[1]基于电阻技术的管道内壁腐蚀实验研究[D]. 林泫钦.大连理工大学 2016
[2]X80管线钢在NACE溶液中的腐蚀电化学行为研究[D]. 杨瑞.中国石油大学(华东) 2015
[3]碳钢油气输送管道沉积物下腐蚀机理的研究[D]. 喻能.华中科技大学 2014
[4]电阻探针腐蚀监测系统研制与实验研究[D]. 许亚海.大连理工大学 2013
[5]在线腐蚀监测探针的电化学相关性探究[D]. 白丹.哈尔滨工业大学 2012
[6]基于温度补偿的电阻探针腐蚀监测原理的研究与仪器的开发应用[D]. 柏任流.华中科技大学 2007
[7]电化学噪声技术及其在腐蚀检测中的应用[D]. 卢玉琢.天津大学 2005
本文编号：3129556
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
}水下立管外壁状态Fig.13Theouterpipewallofthesubsearise.
??从图１．２中可以看出，对海底管线的流动保障威胁最大的问题仍然是腐蚀。由于管??道外壁处于海洋环境中，一旦管道外壁配重层或涂层发生破损，强腐蚀性的海水会渗入??涂层而与管道金属表面接触，从而导致腐蚀的发生。图１．３为水下立管在涂层破损区域??出现外壁腐蚀现象的实物照片。管道内壁腐蚀与管道内流质的成分以及介质流态有着直??接的关系。海底管线内的主要流动介质为石油和天然气，呈现为气液两相流，由于油气??田在开采时采用的注水工艺和地层水的采出，海底管线内往往出现油气水的三相流动Ｐ??｜４］。由于深海油井中通常天然气含量较高，管线中的主要流型为分层流、波浪流、环状??流和段塞流，如图１．４所示。??图１．３水下立管外壁状态??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｏｕｔｅｒ?ｐｉ
的温度低于４０°Ｃ时，通常不会有致密的ＦｅＣＯ；保护膜生成，钢材将承受较高的均匀腐??蚀。而一旦冷凝液膜内的温度高于７０°Ｃ，将会极大促进致密ＦｅＣＯ；保护膜的生成，但??同样会引入新的局部腐蚀问题１３３１。图１．６展现了局部ＦｅＣ０３保护膜的脱落所导致的点蚀??发生的典型情况｜２３］。当硫化氢气体和有机酸同时出现在海底管道中时，液膜中的ｐＨ将??进一步降低，影响碳酸亚铁保护膜的生成，管道内壁的顶部腐蚀进一步加剧｜Ｉ８?Ｍ］。目前??针对管道内壁顶部腐蚀问题的防护，通常采用加注乙二醇（ＭＥＧ）的方法来降低管道内??湿蒸汽的分压，ＭＥＧ的注入充分减少了湿热蒸气在管道内壁顶部的冷凝，减小顶部腐??蚀的发生概率｜３５１。但由于ＭＥＧ的蒸汽压力远低于水的蒸汽压，会被迅速消耗转化为去??质子化的盐，失去本身的作用｜２７１。因为ＭＥＧ的补给率在实际管道中也很难控制，顶部??腐蚀仍然是海洋管道所面临的棘手问题。??ＷＯ?＾?：気？！養誦??图１．６腐蚀产物膜的局部脱落ｍｉ??Ｆｉｇ．?１．６?Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｐｒｏｄｕｃｔ?ｌａｙｅｒ?ａｎｄ?ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ?ｂｒｅａｋｄｏｗｎ．??－７－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evolution of the Corrosion Product Film and Its Effect on the Erosion–Corrosion Behavior of Two Commercial 90Cu–10Ni Tubes in Seawater[J]. Okpo O.Ekerenam,Ai-Li Ma,Yu-Gui Zheng,Si-Yu He,Peter C.Okafor. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(11)
[2]Anaerobic microbiologically influenced corrosion mechanisms interpreted using bioenergetics and bioelectrochemistry: A review[J]. Yingchao Li,Dake Xu,Changfeng Chen,Xiaogang Li,Ru Jia,Dawei Zhang,Wolfgang Sand,Fuhui Wang,Tingyue Gu. Journal of Materials Science & Technology. 2018(10)
[3]中国海油海底管道事故统计及分析[J]. 王红红,刘国恒. 中国海上油气. 2017(05)
[4]乙二醇对X65钢在CO2饱和的3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响研究[J]. 蒋秀,宋晓良,张全,刘艳,刘曦泽,屈定荣. 中国腐蚀与防护学报. 2017(04)
[5]X65管线钢在盐溶液中的腐蚀监测技术[J]. 李小龙,谭珮琮,黄一. 腐蚀与防护. 2017(02)
[6]低渗透油田二氧化碳驱采油技术探讨[J]. 赵峰,杨兴,洪曦,雷晓银,刘贵山. 石化技术. 2017(01)
[7]X65管线钢在沉积物下腐蚀与缓蚀剂作用效果[J]. 徐云泽,黄一,盈亮,王晓娜,杨飞. 材料工程. 2016(10)
[8]316L与X65在模拟流动地层水中电偶腐蚀行为[J]. 罗睿,余世杰,袁鹏斌,欧阳志英. 装备环境工程. 2016(04)
[9]管线钢在沉积物下的腐蚀行为及有机膦缓蚀剂的作用效果[J]. 徐云泽,黄一,盈亮,杨飞,李兵,王晓娜. 金属学报. 2016(03)
[10]海底管道深水流动安全保障技术研究[J]. 晏妮,王晓东,胡红梅. 天然气与石油. 2015(06)
博士论文
[1]海水环境下混凝土结构中钢筋腐蚀问题与防护方法研究[D]. 杨璐嘉.大连理工大学 2017
[2]新型输油气双金属复合管道腐蚀及可靠性研究[D]. 范兆廷.重庆大学 2013
[3]基于内置多元传感器监测钢筋混凝土结构腐蚀状态研究[D]. 卢爽.哈尔滨工业大学 2010
[4]管道内壁腐蚀监测技术研究[D]. 纪大伟.大连理工大学 2010
[5]水平管油—水两相和油—气—水三相流动特性研究[D]. 王海琴.中国石油大学 2008
硕士论文
[1]基于电阻技术的管道内壁腐蚀实验研究[D]. 林泫钦.大连理工大学 2016
[2]X80管线钢在NACE溶液中的腐蚀电化学行为研究[D]. 杨瑞.中国石油大学(华东) 2015
[3]碳钢油气输送管道沉积物下腐蚀机理的研究[D]. 喻能.华中科技大学 2014
[4]电阻探针腐蚀监测系统研制与实验研究[D]. 许亚海.大连理工大学 2013
[5]在线腐蚀监测探针的电化学相关性探究[D]. 白丹.哈尔滨工业大学 2012
[6]基于温度补偿的电阻探针腐蚀监测原理的研究与仪器的开发应用[D]. 柏任流.华中科技大学 2007
[7]电化学噪声技术及其在腐蚀检测中的应用[D]. 卢玉琢.天津大学 2005
本文编号：3129556
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