全国石油工程设计大赛参赛获奖作品资料

对管道实施外加电流阴极保护
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
阴极保护 针对有的缺陷涂层
整流器 将交流电流转变成
脉动直流电流
辅助阳极（也称惰性阳极）一般由高硅铸铁、铂 钛或贵金属氧化物和填埋料（通常为焦碳）组 成；阳极寿命应尽可能长，选择合适的数量并 埋在土壤电阻率低的位置以降低阳极接地电阻。
M4井 井流物组份组成
组份
二氧化碳 氮气 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 十一烷
以上
气体性质：
mol% 1.570 1.271 92.902 3.176 0.669 0.115 0.115 0.065 0.023 0.057 00.32 0.004
/ /
渤中13-11含二氧化碳油井套管腐蚀穿孔/裂开井下 766 ~1955 m段超声电视录象(0 ~766 m 和1955 ~2083 m段套管良
好)
华北油田含高二氧化碳馏-58井 使用18个月油管腐蚀穿孔
1.气藏数据分析 2.防腐设计分析 3.防腐方案
地理位置及地面概况资料
1地理位置
地理位置位于M市B区C村东北约10公里。
70年代
0年代
管道防腐层的发展进程
双层FBE
应用年代 90年代
管道防腐蚀保护示意图
金属 + 土壤
腐蚀
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
防腐涂料
外层涂料
内层涂料
三层PE防腐层
陕京管道埋地干线防腐采用三层PE防腐涂层，其结构为： 底层：熔结环氧底层,厚度≥100μm； 中间层：共聚物热熔胶厚度170～250μm； 外层（背层）：聚乙烯防腐层,厚度≥3.0或≥3.7mm。
以上
气体性质：
mol%
井流物
g/m3
1.128 1.129 90.502 5.503 1.111 0.196 0.176 0.089 0.032 0.077 0.041 0.006
/ /
/
分子量：
20.632 13.141 601.942 68.788 20.366 4.736 4.252 2.669 0.960 2.689 1.636 0.267
2 自然条件
2.1 水文条件
管道经过地区除村落地段地下水埋藏
较浅（0.4m～2.0m），水量较丰外，其余地
段地下水埋藏较深。
2.3 地震烈度
工程所在地区地震基本烈度为6度。
2.4 地质条件
管道途径地区波状沙丘绵延广布，
地势平坦，地表起伏较小，较为开阔，
不良地质现象不发育、属管道工程地质
条件简单地段。
井流物
g/m3 28.716 14.794 617.905 39.700 12.263 2.779 2.779 1.950 0.690 1.990 0.128 0.178
/ /
/
/
分子量：
相
17.48
对 密
度:
0.604
M5井 井流物组份组成
含有腐蚀 性气体二
氧化碳
组份
二氧化碳 氮气 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 十一烷
根据德国调研数据,三层PE涂层的使用寿命在30年 以上，是一种性能优异的外防腐涂层。从强度方面考虑， 三层PE分为普通型和加强型（穿跨越段），普通型涂层 总厚度为3.0mm左右，加强型涂层总厚度超过3.7mm。针 对该地区地质条件较好的情况对于长距离管道采用普通 型涂层即可。
三层PE结构示意图
现实中，所有的涂层，不论总体质量如何都存 在空洞（通常称为不连续点）被称做漏点，这 些漏点一般是在涂敷、运输或者安装过程中产 生的；使用过程中，涂层漏点一般是由于涂层 老化、土壤应力或是管道在土壤中移动而产生 的，有时也可能来自未被及时发现的第三方破 坏。
防腐方法
合理选材 防腐层设计 电化学保护 缓蚀剂选择
选材的基本原则在于提高金属本 身的热力学稳定性。采用耐蚀合 金、易钝化的金属
针对该气田气体状况对J55、 N80、P110碳钢进行室内实验 可以得到以下实验结果
钢材腐蚀速率
实验温度℃ 80 60
材料
P110 N80 J55 P110 N80 J55
辅助阳极地床是阴极保护站重要的辅助设施， 通常阳极地床型式可分为深井和水平连续浅埋 两种形式，阳极材料采用贵金属氧化物或加铬 高硅铸铁等。 阴极（即管道）
/ /
/
1 7. 相对 8 密度:
9
0.618
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由地面静态资料中所给压
力预测数据可知上、下古生界 天然气组份中均不含H2S气体。 则该气井的腐蚀性气体为二氧 化碳 。
由水质分析报告可以得到，该地 区水质为酸性，含碳酸氢根离子和氯 离子，对管道具有腐蚀性。
气藏数据分析结果
综合考虑气体组成,水质特征可以得出对 石油管道的腐蚀来自于二氧化碳气体，酸性 碳酸盐类，氯化物等。而另一方面电化学腐 蚀的影响也势必会存在，并且会占到很大比 重。
腐蚀速率（mm/a）
2.065 1.810 2.630 1.680 1.514 2.213
局部腐蚀
无 无 有 无 无
有
由实验数据可得到，N80碳钢的抗腐蚀效果较好，可以此作为管道选 材
三、防腐层应用
在各种防腐技术中 ,涂料防腐蚀技术应用最广泛 ,因 为它具有许多独特的优越性。只要涂料品种配套体系选择 恰当 ,涂料防腐仍然是一种最简便、最有效、最经济的防 腐蚀措施。据日本腐蚀和防腐蚀协会调查表明 ,在涂料、 金属表面处理、耐腐蚀材料、防锈油、缓蚀剂、电化学保 护、腐蚀研究等七大防腐技术投资中，涂料防腐蚀投资的 经费占60%。我国的防蚀费用有76%用在涂装上，由此可见 涂料防腐的重要地位和研究开发的活跃程度。
管道防腐层应用
1.管道外防腐层
1.1 管道防腐材料的发展进程 埋地管道采用防腐层保护已约有近百年的历史，从管道防腐
材料也经历了品种从少到多，性能不断提高的发展进程。
管道防腐层品种
石油沥青 煤焦油瓷漆
环氧粉末FBE 环氧煤沥青 聚乙烯包覆层 聚乙烯胶带
FBE-PE/PP三层结构
50年代以前 60年代
全国石油工程设计大赛初赛答辩 地面工程之防腐工艺设计
参赛小组：光荣之路 小组成员：李荣涛 邸鹏伟 指导老师：褚庆忠 副教授 答辩日期：2012年04月26日
在油气田开发中，从钻井、开采、集输、 到油气水处理、储运等生产的各个环节腐 蚀都无处不在，无时不有，生产安全、人 身安全和环境保护都受到影响。腐蚀是制 约和影响油田生产的主要因素之一。