CN202533355U

CN202533355U - 一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统

Info

Publication number: CN202533355U
Application number: CN2012202097120U
Authority: CN
Inventors: 付安庆; 林冠发; 王强; 白真权; 谢俊峰; 常泽亮
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-05-10

Abstract

本实用新型公开了一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，属于天然气田现场模拟技术领域。所述系统包括：用于模拟与实际管道尺寸以及管道内介质流型流态完全相同的工况条件的腐蚀试验段；用于通过腐蚀挂片失重计算管道在气相、油相和水相中平均腐蚀速率的腐蚀试验罐，与腐蚀试验段相连；用于在线实时监测气相、油相和水相的瞬态腐蚀速率的在线腐蚀监测装置，与腐蚀试验罐相连。本实用新型采用实物腐蚀试验段、腐蚀试验罐和在线腐蚀监测装置实时监测三种不同技术，能从不同角度全面反映腐蚀特征，系统测试和维护简单，所获数据准确可靠，具有较高的市场推广价值。

Description

一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统

技术领域

本实用新型涉及酸性天然气田现场模拟技术领域，特别涉及一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统。

背景技术

在酸性天然气田的开发过程中，因为天然气中含有大量的硫化氢和二氧化碳等酸性气体使得开发环境变得异常复杂和苛刻，腐蚀问题已成为导致天然气田管柱和输气管线失效的主要因素之一。因此根据不同的工况环境进行合理选材是保证酸性气田安全经济开发的重要前提。

选材的通常做法是根据国际、国家、行业等相关标准进行实验室评价，评价合格后即进行现场的小规模试验段应用或直接大规模应用。而在现场的实际应用中，无论是小规模试验段或者大规模应用，有时发现按照标准在实验室评价合格的管材会过早的腐蚀失效，这不仅造成气田停产和经济损失，而且严重的甚至造成人员伤亡等安全事故。这主要是因为影响金属管材腐蚀行为的因素众多，在模拟工况条件下获得的实验室评价结果和在实际工况环境下的现场腐蚀状况存在一定的差异。

在目前的实验室条件下，基本可以保证比较准确全面的模拟各个影响腐蚀因素的量，如硫化氢、二氧化碳、氯离子、流体压力、温度、流速、压降、气藏凝析油、蜡等。但是以下两方面的现场因素却很难准确的模拟：第一，在实际管道中流体的流态很难被准确模拟，比如，流体流过管道上下起伏段、弯头、法兰、油管接箍处等，而实验室往往采用最简单的旋转试片法来模拟动态腐蚀；第二，在实际管道中各个腐蚀因素通常处于动态变化中，特别是流速、流体压力、温度等，而实验室都是模拟一个因素水平下的短时期腐蚀行为。

综上所述，实验室模拟腐蚀评价存在的局限性直接影响了管材的耐蚀性评价的准确性，进而造成选材不当和腐蚀失效事故发生。到目前为止，管材的现场腐蚀评价一直都是技术难点，也是困扰酸性天然气田管材选材的关键问题所在。因此，研究设计一种用于酸性天然气田现场管材腐蚀评价的动态试验系统对于管材的正确选材以及安全开发气田具有非常重要的意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，用于酸性气田现场在动态条件下对各种管材进行耐蚀性能评价。

本实用新型提供了一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，包括：

用于模拟与实际管道尺寸以及管道内介质流型流态完全相同的工况条件的腐蚀试验段；

用于通过腐蚀挂片失重计算管道在气相、油相和水相中平均腐蚀速率的腐蚀试验罐，与所述腐蚀试验段相连；

用于在线实时监测气相、油相和水相的瞬态腐蚀速率的在线腐蚀监测装置。

本实用新型提供了一种用于模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，有三个腐蚀评价装置，首先天然气进入腐蚀试验段，对腐蚀试验段的管材进行腐蚀试验；接着输至腐蚀试验罐，对罐中的挂片进行腐蚀试验；然后通过在线腐蚀监测装置对材料的瞬态腐蚀速率进行实时在线监测；最后进入流量计量管路，进行流量测试后回到站场集输装置。这三种不同原理的腐蚀评价装置所获得的腐蚀信息可以从不同角度全面反映腐蚀特征：腐蚀试验段主要反映宏观腐蚀发生的部位以及宏观的腐蚀形貌；挂片试验主要获得平均腐蚀速率，微观腐蚀形貌；而腐蚀探针主要监测瞬态腐蚀速率以及腐蚀速率随时间和腐蚀介质变化的情况。与室内模拟评价相比，该系统测试工况条件和测试装置更接近现场情况，因此获得的结果更具有准确性和可靠性，对现场管线的腐蚀评价和选材更具有指导性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型实施例针对实验室评价存在的问题和不足，实现了在酸性天然气田现场实时对管材进行腐蚀评价和使用寿命预测。本实施例提供了一种用于酸性天然气田现场模拟动态腐蚀的系统，该系统主要用于酸性气田现场在动态条件下对各种管材进行耐蚀性能评价。本实施例的系统有三个腐蚀评价装置，所获得的腐蚀信息可以从不同角度全面反映腐蚀特征：腐蚀试验段主要反映宏观腐蚀发生的部位以及宏观的腐蚀形貌；腐蚀试验罐的挂片试验主要获得平均腐蚀速率，微观腐蚀形貌；而在线腐蚀监测装置主要监测瞬态腐蚀速率以及腐蚀速率随时间和腐蚀介质变化的情况。与室内模拟评价相比，该系统所获得的结果更具有准确性、可靠性和全面性。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，包括：

腐蚀试验段，该腐蚀试验段为一段和现场应用的管材材质以及规格相同的管道短节，端部采用环连接面型式法兰连接（GB/T 9115.4-2000）。该腐蚀试验段为一全尺寸的实物试验段，主要用于模拟与实际管道尺寸以及管道内介质流型流态完全相同工况条件下的腐蚀情况，可以获得宏观腐蚀形貌、发生局部腐蚀的部位及局部腐蚀特征。

腐蚀试验罐，腐蚀试验罐为一卧式腐蚀试验罐，主要用于在罐内进行腐蚀挂片试验，通过腐蚀挂片失重计算管道的平均腐蚀速率，挂片材质和现场的管道材质相同，罐中共有三套腐蚀挂片，分别置于罐内气相、油相和水相中，对应监测气相、油相和水相的平均腐蚀速率。该腐蚀试验罐中设有吹扫口、放空口和排污口：吹扫口有2个，分别位于腐蚀试验罐的两端，一个为氮气置换吹扫口，一个为净化天然气置换吹扫口，可实现对整个模拟腐蚀系统的分段吹扫；放空口位于腐蚀试验罐的顶端，放空口连接有用于保证系统安全的放空阀，可对整个模腐蚀拟系统进行分段放空，以保证系统安全；排污口位于腐蚀试验罐的底部，排污口连接有阀套式排污阀，可对腐蚀试验罐中的废污进行清理排放。

在线腐蚀监测装置，包括3套在线腐蚀监测探针，主要用于在线实时监测天然气管道中气相、油相和水相的瞬态腐蚀速率，探针监测的腐蚀速率可以反映各个相压力、温度、流速、介质成份变化对腐蚀速率的影响。3套在线腐蚀监测探针分别安装在管道内气相、油相和水相中。

流量计量装置，与在线腐蚀监测装置相连，用于对模拟酸性天然气田现场动态腐蚀系统的出口流量进行测量。流量计量装置采用简易阀式孔板节流装置，配置板式整流器及相应的压力差压变速器，进行流量测试后回到站场集输装置。流量计量数据主要用于分析腐蚀速率与流量大小之间的相关性。

在实际应用中，本实施例系统的原料气出/入口、放空口和吹扫口均配置了相应对外连接的法兰（GB/T 9115.4-2000）、紧固件（GB/T 9125-2003）及密封垫片（GB/T 9128-2003）。本实施例的模拟腐蚀系统所需的管件为:主气管道公称通径为DN50、DN80，管材为L245NCS，吹扫、放空管线公称通径为DN25，管材为20G，阀门的阀体材质及管路附件为20#Ⅲ级锻件。表1为模拟酸性天然气田现场动态腐蚀系统的主要集输参数表，可以使用该表中的工艺参数来模拟油气对于管道的腐蚀试验。

表1

本实施例提供的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统与实验室模拟装置相比，具有如下优点：第一、试验环境与现场工况环境完全一致，由于该系统和现场的上游天然气输送设备相连，无需人为控制各个腐蚀因素的变化情况；第二、试验结果可靠性高，与现场工况条件一致的试验环境是保障试验结果可靠性的前提条件，采用实物管道试验段、腐蚀挂片和腐蚀探针实时监测三种不同技术避免了单一监测技术存在的弊端，这三种监测技术的结合能从不同角度全面反映腐蚀特征，如平均腐蚀速率、瞬时腐蚀速率、宏观实物腐蚀形貌、腐蚀速率随时间和腐蚀介质变化的情况等；第三、本实施例的系统具有很好的可移动性，本系统与上游的来气接口以及下游的去集气站出口均采用法兰连接，移动性强，可任意拆卸和移动，根据需要开展不同生产环节的管材耐蚀性评价。因此，本实施例的系统所获得的现场试验结果更具有准确性和现场指导性，有很大的推广价值。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，包括：

用于在线实时监测气相、油相和水相的瞬态腐蚀速率的在线腐蚀监测装置，与所述腐蚀试验罐相连。

2.根据权利要求1所述的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，该系统进一步包括：

对所述模拟酸性天然气田现场动态腐蚀系统的出口流量进行测量的流量计量装置，与所述在线腐蚀监测装置相连。

3.根据权利要求1或2所述的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，所述腐蚀试验段为一段与现场应用的管材相同的管道短节，所述管道短节的端部采用环连接面型式法兰连接。

4.根据权利要求1或2所述的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，所述腐蚀试验罐为一卧式腐蚀试验罐。

5.根据权利要求1或2所述的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，所述在线腐蚀监测装置包括分别用于在线实时监测气相、油相和水相的瞬态腐蚀速率的在线腐蚀监测探针，所述在线腐蚀监测探针分别安装在管道内不同高度位置，所述不同高度位置分别对应于气相、油相和水相的位置。

6.根据权利要求4所述的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，所述腐蚀试验罐进一步包括：

用于实现分段吹扫的吹扫口，位于所述腐蚀试验罐的两端；

用于实现分段放空的放空口，位于所述腐蚀试验罐的顶部；

用于排放腐蚀试验罐内沉积废污的排污口，位于所述腐蚀试验罐的底部。

7.根据权利要求6所述的模拟酸性天然气田动态腐蚀的系统，其特征在于，所述吹扫口为2个，一个为氮气置换吹扫口，另一个为净化天然气置换吹扫口。

8.根据权利要求7所述的模拟酸性天然气田动态腐蚀的系统，其特征在于，所述系统的原料气出/入口、所述放空口和所述吹扫口均配置对外连接的法兰、紧固件及密封垫片。

9.根据权利要求8所述的模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，其特征在于，所述放空口连接有用于保证系统安全的放空阀。