海底管道腐蚀速率预测及计算分析

为了监测海底管道腐蚀状态，预测管线腐蚀速率，评估管道强度变化情况，通过海底管道腐蚀产物的检测分析，指出海管内部发生气体腐蚀。结合超声导波检测、测厚抽查等方法，通过对腐蚀缺陷进行统计分析，得出海底管道剩余壁厚、腐蚀深度范围等数据，并采用OLGA 7.1软件建立海底管道腐蚀预测模型，计算分析出海底管道的腐蚀速率。结果表明:海管内部结垢后易发生垢下腐蚀，海底管道腐蚀深度为0~6.9 mm，腐蚀速率为0.015~0.022 mm/a，腐蚀速率在管道高程上升段变小、高程下降段变大。研究成果可为海底管道监测与维护提供依据。     

基于随机腐蚀分布的海底管道延寿评估方法

当海底管道与海床间距大于管道直径后,其下游尾迹的周期性开始显现,水动力出现脉动幅值,此时海管在脉动水动力作用下的动态响应成为影响其安全性的重要因素。针对渤海湾浅滩海油田服役后期的海底管道,采用随机腐蚀分布的有限元方法,改变海底管线端部约束条件及与海床间隙,根据载荷和应力的连续性质,考虑诸多不确定因素(海况、随机腐蚀分布)的存在,将各类不确定因素和服役后期海底管道疲劳寿命作随机变量处理,得到各种不确定因素影响下的管道疲劳寿命,较合理地评估了服役后期海底管道在役状态及延寿可行性。     

单层保温配重管腐蚀缺陷点维修方法

目前国内已有10余条单层保温配重管服役于各大海上油田,但近几年的内检测发现,数条管道已出现了腐蚀缺陷点,因此快速、有效地维修这些缺陷点已成为保障海上油田正常、安全运营的关键。通过两个案例,介绍了采用局部补强、管卡、管道更换等方法,对单层保温配重管两种典型的腐蚀缺陷进行维修的做法。在概述了海底管道保温结构形式、单层保温配重管节点防护的基础上,重点论述了管道缺陷点的定位、长距离旧管道的回收及更换的维修方法;管卡安装法维修、补强材料法维修的管道局部维修方法。     

某海底管道内腐蚀原因分析及防护

为了确保海底管道安全、有效运行,基于腐蚀相关标准以及腐蚀控制经验,采用XRD分析和Oddo-Tomson饱和指数预测等方法,对某油田海底管道的天然气组分、清管垢样、内检测结果、加注缓蚀剂以及CO2腐蚀机理、结垢预测结果进行了综合分析和内腐蚀评估。结果显示,该海管中存在以FeCO3为主的腐蚀产物,管道中水质具有CaCO3和FeCO3结垢倾向。研究表明,该管道发生了CO2腐蚀,缓蚀剂浓度可能无法满足低度腐蚀的防护要求,建议增加缓蚀剂浓度或更换其他型号缓蚀剂。     

含腐蚀缺陷海底管道压溃压力计算方法

腐蚀是海底管道最常见的缺陷形式,明确腐蚀缺陷对海底管道压溃压力的影响规律,建立可靠的压溃压力计算方法对评估海底管道的安全运行具有重要意义。考虑几何非线性和材料非线性,建立了含腐蚀缺陷的海底管道数值仿真模型,通过与文献试验数据对比验证了其可靠性。在此基础上,开展了腐蚀参数敏感性分析,得到了腐蚀深度、长度和宽度对海底管道压溃压力的影响规律:腐蚀长度、宽度和深度对海底管道的压溃压力影响效果依次递增,相对于轴向短腐蚀管道,腐蚀深度和腐蚀宽度对长腐蚀管道压溃压力的影响更大。基于敏感性分析和大量数值计算结果,采用非线性回归方法得到了含腐蚀缺陷海底管道压溃压力的计算公式,将该公式计算结果与文献试验结果和现有方法计算结果进行了对比,本文回归公式与试验值的误差小于10%,与现有计算方法的误差小于3%,证明本文回归公式能较为准确地预测含腐蚀缺陷海底管道的压溃压力。相关成果为含腐蚀缺陷海底管道的完整性评价提供了参考。     

随机有限元法在海底管道可靠度中的应用

由于管道参数如管径、壁厚、运行压力等具有一定的随机性,因此基于可靠性的安全评价方法比基于设计系数的安全评价方法更加合理。在现有的规范中,管道失效压力的计算公式均只考虑了内压载荷,因此在计算海底管道的可靠度时具有一定的局限性,为此引入随机有限元的计算方法,并介绍了适用于海底管道的目标可靠度取值。计算了不同深度海底管道的可靠度以及临界状态含有腐蚀缺陷海底管道的可靠度,当管道腐蚀缺陷超过5 mm时,管道的可靠度将小于目标可靠度,此时可以调整操作压力或者降低压力的波动系数来提高管道的可靠度,保证管道的安全运行,此计算方法为今后海底管道的安全评估提供了一定的参考依据。     

油气管道剩余强度评价方法

随着输油气管道建设的不断发展以及管道服役年限的增加,管道因腐蚀作用会产生各种失效,为避免对含缺陷管道盲目维修和更换带来的经济损失,保证管道安全运行,对含腐蚀缺陷的管道进行剩余强度评估非常必要。文章系统阐述了油气管道剩余强度的评价方法,并比较了各种评价方法的优缺点。分析表明,有限元法能够对含缺陷的油气管道在各种外载荷作用下的应力—应变进行数值模拟,是管道剩余强度分析的一种有效手段。     

海底管道失效概率评定综述

海底管道的失效概率分析是海管风险评价的重要内容,按照量化程度不同,分别对定性分析和定量计算两类评定方法进行了综述。给出了海管受腐蚀、悬跨、第三方破坏的失效概率定性评定方法和相应的等级划分标准;对数据库分析、事故树分析、修正因子法、结构可靠性理论四种常用的定量分析方法进行了总结和比较,阐述了各方法的理论原理、应用范围及思路。指出我国海底管道失效数据库的建立和完善是推行海管完整性管理的重要工作。     

硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法研究

老旧管道在服役过程中存在着失效风险,而影响老旧管道失效的因素有很多,在众多影响因素中硫化氢对管道产生的腐蚀损伤较严重。为解决受腐蚀损伤的老旧管道安全评估问题,文章建立了一种在硫化氢环境下老旧管道失效概率评价方法。以在硫化氢环境中使用了约20年的老旧集气管道为研究对象,采用蒙特卡洛法模拟管道服役过程中的动态压力和腐蚀损伤引起的剩余强度的变化,计算了单一腐蚀因素引起管道失效的概率,并通过正态分布概率给出管道使用的安全范围。研究结果表明：投运20年以上的含硫老旧管道在氢致开裂实验与应力腐蚀开裂实验中,均未发生开裂。根据模型计算得出,老旧管道依旧可以安全服役,但服役6年后失效概率超过0.5,需要进行整修工作,服役27年后,管道内腐蚀严重,剩余强度降到3.82 MPa,需要更换管道。通过模拟得到了失效概率与腐蚀缺陷和服役时间的关系,为老旧集气管道再服役提供理论依据和参考价值。     

天然气海管半定量风险评价方法研究与应用

天然气海管在实际运行过程中存在着诸多不利于管道安全运行的潜在风险,如第三方破坏、管道悬空、管道移位等。因此,需对天然气海管开展风险评价,识别出高风险管段,进而采取针对性的风险管控措施。基于半定量风险评价原理,研究适用于天然气海管的风险评价模型及风险评价指标,并以东海TWT-CEP至宁波终端天然气海底管道作为目标管道实施应用,揭示该管道的相对风险等级及相对风险排序。风险评价结果表明,该管道总体相对风险较小,但有5段约13 km管段位于中等风险区,需加强风险管控。该半定量风险评价方法有较好的操作性和可靠性,可应用于后续海底管道的风险评价,对实现天然气海管风险分级管理具有实际意义。     

国产ERW钢管在海底管道的应用

海洋石油工程开发海底管道的ERW钢管,通常从国外进口,进口ERW海管材料价格昂贵,交货期很长,手续繁琐。提升国产化ERW钢管制作工艺,解决高频焊缝的熔融技术,使其达到海管技术要求,满足海管的标准是关键环节。通过对钢板卷生产和ERW钢管生产厂家的生产能力和技术水平进行调研和评估,通过试制和小批量试生产,优化ERW钢管制造工艺和技术,使得ERW钢管技术指标符合海管要求,并首次应用国产ERw钢管作为海管。经过实际生产运转检验证明,国内ERW钢管可以应用于海底管道。     

渤海海底输送油气海水管道的防护

海底输送原油、天然气和注海水管道的铺设是项投资巨大的永久性工程,一般要求管道在不加维修的情况下能够保护20年以上。但在腐蚀十分苛刻的海洋环境中,欲使其达到安全服役20年以上,必须搞好管道的内外防腐蚀工作。 根据渤海海上油气田多年开发的实践,本文综合地叙述了渤海海上油田输送原油、天然气、海水的不同类型海底管道的外防腐蚀涂层、立管及其护管的涂层、补口涂层材料的制作、施工技术、质量控制要求;采用铝—锌—铟系牺牲阳极的设计、制造、安装、检验等有关技术问题;防止原油、天然气、海水中的腐蚀性介质对海底管道内壁腐蚀所应用的方法。同时,本文也提出了海底管道防腐蚀设计、建造、施工中所采用的有关国际规范与标准。     

现役油气管道安全性评价研究现状

油气管道在运行过程中,难免受到初始安装不当、地质环境变化、油气中有害介质、海水冲蚀以及渔业捕捞等的影响,从而造成各种损伤和缺陷。正确评价各种损伤和缺陷对管道强度、寿命以及安全性的影响,对于保障油气管道的安全运行,避免经济损失和对生态环境的破坏,具有非常重要的现实意义。文章列举了国内外油气管道由安全隐患造成的事故及其后果,分析了影响现役油气管道安全性的主要因素,综述了国内外对现役损伤管道强度和寿命的评价准则、止裂判据以及地质灾害对油气管道安全性影响的研究成果。     

海底油气输送管道材料开发和应用现状

阐述了国内外海底油气输送管道的发展现状,分析了海底油气管道材料的发展趋势和技术需求。针对海底油气管道的特点,指出抗大变形、高疲劳性能、大径厚比是未来海底管道低碳合金钢材料的主要发展方向;在海底油气管道的腐蚀方面,以耐蚀合金为衬里的双金属复合管及非金属柔性管是耐H₂S/CO₂气田集输管线材料的主要发展方向;未来冶金复合管和机械复合管的优选,需要根据两种产品的研究发展情况来确定;应提高柔性管的自主开发和制造能力,加强对柔性管设计和生产装备的研究。     

含缺陷海底管线安全评定系统研究

针对海底管线可能存在的缺陷类型,考虑缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧度和力学强度等参数,基于权威评定规范,应用面向对象的编程语言VB开发了含缺陷海底管线安全评定系统分析软件。介绍了该系统的基本模块及功能特点。应用该系统对胜利埕岛油田某海底管线的2个检测缺陷进行了评定分析。结果表明,评定系统能够进行海底管线各类缺陷的安全分析计算,并将结果绘成失效评定图,给出可视化评定结论,为海底管线安全评定及管理提供了科学方法。     

基于缺陷评估的海底管道设计研究

针对海底管道的裂纹和腐蚀两种主要缺陷,研究了基于缺陷评估的海底管道设计方法,建立了基于缺陷评估的海底管道设计步骤。     

腐蚀海底管道可靠性分析

为了计算海底管道在腐蚀作用下的可靠性,研究了海底管道在正常服役阶段可能受到的荷载作用,包括内压、温度、弯曲、覆土、地震作用和残余应力作用。基于Monte Carlo方法结合算例,计算了腐蚀海底管道在这些作用下的可靠性,得到了失效概率随时间的变化曲线。同时,研究了这6种作用对腐蚀海底管道的影响,描述了各种作用对腐蚀海底管道的影响程度。从影响腐蚀海底管道失效概率的角度,定义了参数灵敏性指标,对海底管道设计中经常涉及的参数如操作压力、管道半径、管壁厚度和管线埋设深度等进行了灵敏性分析,讨论了其变化对管线失效概率的影响,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了参考。     

中国和欧洲管道交流干扰腐蚀标准差异分析

随着我国长输管道迅猛发展,管道与输电线路并行、交叉的问题日益突出。交流干扰腐蚀对管体、防腐层、阴极保护设备和人员安全造成威胁;而特高压输电线路普及应用,对管道设计和运行安全提出更高的要求。为提升我国管道腐蚀防护标准的技术水平,跟踪研究了国外管道腐蚀标准的制修订信息。以新版的欧洲标准EN 15280-2013为例,研究与我国标准的重要差异,该标准新修订的主要内容包括制定交流腐蚀从业人员资质评估标准,管道设计阶段评估交流腐蚀干扰影响程度,综合电压、电流、电流比值和土壤电阻率确定交流腐蚀判定准则,考虑高风险区域、管道运行历史和内检测数据确定交流腐蚀测试点等。最后,针对我国管道交流干扰腐蚀技术水平,提出了国家标准GB/T 50698-2011的改进建议。     

耐酸管环焊接头失效与安全评价研究进展

管道输送是石油天然气经济、安全、高效的输送方式,在整个管线系统中,环焊接头是结构上的最薄弱环节。由于焊接造成的接头组织、性能不均匀性,在服役条件下经常使环焊接头优先管体母材失效,并导致管线泄漏甚至断裂。在酸性介质环境服役的钢管,腐蚀介质与力学载荷耦合后将加速管道环焊接头失效。综述了耐酸管在酸性介质环境下的失效模式,包括腐蚀断裂、腐蚀疲劳、应力腐蚀、氢致开裂等,同时介绍了当前国际主流的管线钢管接头安全评价技术的研究进展,期望为行业与技术领域的发展提供参考。