流花16-2区域油田群位于中国南海珠江口盆地, 距离香港约240Km, 早期方案中仅包括流花11-1三井区油田和流花16-2油田, 两个油田相距33 Km, 其中流花11-1三井区油田水深约330m, 流花16-2油田水深约400m。流花11-1油田井下产出物中H2S含量高, 流花16-2油田井下产出物中CO2浓度大, 在此工况下, 普通碳钢工艺管线极易发生局部腐蚀穿孔, 为了确定流花16-2区域油田群工艺管线防腐选材, 工程筹备组以实验室模拟的流花16-2区域油田群工艺管线腐蚀试验结果为基础, 结合在役生产的流花油田老设施腐蚀失效评估报告以及南海东部海域近年来管线防腐的成功经验, 开展了流花16-2区域油田群工艺管线防腐措施的论证工作, 本着经济实用的原则, 从防腐措施的效果及成本两方面进行了对比分析。
对于流花11-1三井区油田, 井下产出物为典型的H2S、CO2及高矿化度水共存的腐蚀环境, 腐蚀主要失效形式为点蚀、坑蚀及穿孔。
对于LH16-2油田, 井下产出物中虽然不含H2S, 但符合高CO2、高盐和高温特征, 腐蚀主要失效形式为局部点蚀。
流花11-1三井区油田井下产出物属H2S+CO2共存特性, 依据行业规范NACE MR0175, 普通碳钢管材发生开裂的H2S临界分压为0.3 Kpa, 不锈钢316L的推荐使用温度不超过60oC, 同时CL-浓度和CO2分压也是影响管线腐蚀的重要因素, 基于目前国际上成熟的H2S+CO2共存介质工况下管线防腐选材评估标准, 对于LH11-1三井区油田而言, CO2分压大于20Kpa, H2S分压大于0.3Kpa, 显然选用普通碳钢管材不适合工艺管线的防腐要求, 双向不锈钢管材是技术最优选择。
LH16-2油田井下产出物属高温CO2+CL-共存特性, CO2分压大于20Kpa, 极端操作工况温度达110oC, CL-浓度达2%, 超过了不锈钢316L点蚀的最高温度, 普通碳钢管线在此工况下也会发生严重的局部腐蚀。
针对流花16-2区域油田群井下产出物特性, 工程筹备组选择了裸A106B管材、106B+内涂层、不锈钢316L、双向不锈钢2205、超级双相不锈钢2507共5种管线材料进行了720小时高压反应釜模拟腐蚀试验。
根据试验结果, A106B碳钢材料虽然可以抗H2S开裂, 但存在明显的腐蚀, 结合目前在役的流花FPSO工艺管线腐蚀失效案例, 如果裸A106B材料应用于流花16-2区域油田群工艺管线, 存在局部点蚀穿孔的风险;不锈钢316L在110oC即发生点蚀, 这也和南海东部海域其它油田曾经发生的不锈钢点蚀穿孔实例相吻和;106B+内涂层、双相不锈钢2205及超级双相不锈钢2507均可满足流花16-2区域油田群工艺管线防腐要求。
基于腐蚀试验结果, 针对流花16-2区域油田群的工艺管线防腐, 推荐三种解决方案, 即升级管线材料、管线内涂层及添加缓蚀剂。
升级管线材料作为最直接的防腐措施, 是整个行业比较认可的方法, 但成本压力较大, 通过对裸A106B、A106B+内涂层、2205、2507及316L等不同管线材料的成本分析, 如果把管线材料从A106B升级到双相不锈钢2205, 其成本大约增加3倍, 所以本项目不推荐大面积采用升级管线材料的防腐方案。
管线内涂层防腐工艺早在1997年就在南海东部海域流花油田首次使用, 当时流花油田是H2S+CO2+CL-共存的腐蚀失效, 采用防腐煤焦油环氧涂料内涂层, 效果比较明显, 但由于这种涂料防水渗透性及耐磨性能较弱, 加之环保原因未能大面积推广使用。随后2008年南海东部海域西江油田采用了普通环氧玻璃鳞片涂料内涂层, 因耐高温性能受限及当时落后的施工工艺, 防腐效果未能大幅提升, 直到2010年之后, 新型的乙烯基玻璃鳞片内涂层开始在南海东部海域设施大量使用, 海上生产工艺管线腐蚀失效才得以有效遏制。近期还有一种纳米塑料钢涂料正逐渐在南海东部油田获得使用, 其防腐效果还有待工程实践的检验, 所以在南海东部海域, 内涂层工艺是较为经济和有效的防腐措施。
管线内涂层施工需要专业的施工和检验设备, 4吋及以上管线采用喷涂, 2-4吋采用浇涂, 如采用乙烯基玻璃鳞片涂料, 最高可耐温130OC。对于增加内涂层的管线, 法兰面需特殊处理, 另外对每个管段的长度、弯头及支管的数量也有一定的限制。
由于化学药剂只在特定的温度流速范围内才会发挥防腐效果, 而生产流程工况复杂多变, 即使投用足量的缓蚀剂也不可能完全治理流花16-2区域油田群工艺管线的腐蚀失效, 且势必给后续的生产操作造成很大成本压力, 所以本项目不推荐采用添加缓蚀剂的防腐方案
综合不同管线材料和不同防腐措施的性价比分析, 对于流花16-2区域油田群高H2S含量、高CO2含量、高盐高温的井下产出物特性, 推荐采用裸A106B碳钢+内涂层的工艺管线防腐方案, 内涂层建议采用新型乙烯基玻璃鳞片涂料。
摘要：流花16-2区域油田群井下产出物中含有H2S和CO2, 为了在工程设计阶段确定合适的工艺管线防腐材料, 工程筹备组以实验室模拟的腐蚀试验数据为基础, 从技术和成本最优化的角度, 对流花16-2区域油田群工艺管线防腐方案进行了分析论证。
关键词：流花16-2,工艺管线,防腐
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