1 前言

隨著海洋油氣田開發(fā)年限的增加，海底管道輸送介質(zhì)會發(fā)生相應(yīng)變化。此外，平臺增產(chǎn)、新井開發(fā)、鉆修井、封存等作業(yè)，也會給海底管道輸送介質(zhì)帶來顯著的變化。隨之而來，內(nèi)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)管控難度的也相應(yīng)增加。

通過對介質(zhì)組分的監(jiān)控來反應(yīng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)變化和措施效果，是對海底管道內(nèi)腐蝕控制最常用且有效的手段之一。

通過介質(zhì)組分連續(xù)監(jiān)測，可以洞察由工況調(diào)整引起的腐蝕數(shù)據(jù)的變化、可以快速掌握內(nèi)腐蝕數(shù)據(jù)波動規(guī)律和數(shù)據(jù)基線、可以與工況數(shù)據(jù)聯(lián)動分析腐蝕數(shù)據(jù)與內(nèi)腐蝕狀況的本征聯(lián)系關(guān)聯(lián)等，最終快速有效的掌握海管腐蝕發(fā)展趨勢，從而制定更加具有針對性的措施。

2 介質(zhì)組分檢測的重要性

介質(zhì)組分檢測是“腐蝕風(fēng)險(xiǎn)管控的第一站、也是最重要的一站”。理由如下：

首先，介質(zhì)組分系統(tǒng)全面的檢測，是細(xì)致入微的洞察管道內(nèi)部狀態(tài)的重要方法。類似于人體標(biāo)準(zhǔn)化體檢，通過往復(fù)式體檢后，對單個(gè)指標(biāo)的定向分析、多個(gè)指標(biāo)的對標(biāo)分析等手段，反映出海底管道（或人體）目前的整體狀態(tài)，以及需要關(guān)注的指標(biāo)項(xiàng)、未來對“管道健康”保持的注意事項(xiàng)等。

其次，獲取準(zhǔn)確性高、規(guī)范性強(qiáng)的數(shù)據(jù)，為后續(xù)措施制定提供核心保障。技術(shù)再高明的主任醫(yī)師，診病也要有準(zhǔn)確及時(shí)的化驗(yàn)單結(jié)果。將測試標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備應(yīng)用深入融合，生成可重復(fù)度強(qiáng)的數(shù)據(jù)，是任何一類檢測工作都不斷探索的要點(diǎn)。畢竟，失之毫厘，謬以千里。

最后，對癥下藥后的效果評估，仍需要利用介質(zhì)組分?jǐn)?shù)據(jù)的變化來反饋。如制定如下措施：化學(xué)藥劑加注、清管作業(yè)、工藝調(diào)整等來緩解腐蝕，措施實(shí)施后的周期內(nèi)，通過對應(yīng)指標(biāo)的加密監(jiān)測，來驗(yàn)證原因診斷的正確性和效果的即時(shí)性。

3 介質(zhì)組分檢測的內(nèi)容

海管介質(zhì)組分檢測，主要包含以下工作內(nèi)容：

腐蝕性氣體：CO₂、H₂S、溶解氧；

腐蝕性指標(biāo)：pH值、鐵離子；

腐蝕性離子：Cl^-、HCO₃^-；

結(jié)垢性離子：SO₄^2-、Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺等；

微生物：SRB、FB、TGB等；

其他檢測等。

3.1 腐蝕性氣體檢測

CO2含量：二氧化碳腐蝕屬于去氫極化腐蝕，往往比相同pH值的強(qiáng)酸腐蝕更嚴(yán)重。

H₂S：硫化氫溶于水中后電離呈酸性，使管材受到電化學(xué)腐蝕，造成管壁減薄或局部點(diǎn)蝕穿孔。

溶解氧：CO₂-H₂O水體系中隨著溶解氧濃度增加，碳鋼的腐蝕速率快速升高，甚至可比無溶解氧環(huán)境中的碳鋼腐蝕速率升高15倍。

其中，CO₂、H₂S的摩爾含量、分壓是內(nèi)腐蝕最重要的“風(fēng)向標(biāo)”，也是防腐措施中藥劑篩選及評價(jià)、材質(zhì)選擇、工藝控制的核心數(shù)據(jù)。

3.2 腐蝕性指標(biāo)檢測

pH值：pH值是管道酸度的綜合指標(biāo)，受到CO₂、H₂S、HCO₃^-、Cl^-、水化學(xué)等綜合因素的影響。因此pH值的顯著波動，都應(yīng)該重點(diǎn)去捕捉和分析的重點(diǎn)。

鐵離子：通過海管上下岸兩端的鐵離子差值可以計(jì)算出海管階段性的平均腐蝕速率，也是海管內(nèi)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)和發(fā)展的重要依據(jù)。

3.3 腐蝕性離子檢測

氯離子：Cl^-對金屬腐蝕的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是降低材質(zhì)表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進(jìn)局部腐蝕；另一方面使得CO₂在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質(zhì)的腐蝕。

碳酸氫根：腐蝕介質(zhì)中的HCO₃^-會使溶液pH增大，從而減小FeCO₃^-的溶解度，降低碳鋼的腐蝕速率。

3.4 結(jié)垢性離子檢測

介質(zhì)中結(jié)垢性離子主要包括：SO₄^2-、Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Mg²⁺等。

介質(zhì)中結(jié)垢性離子的濃度關(guān)系到海底管道內(nèi)生產(chǎn)水的結(jié)垢傾向，如果海管內(nèi)CaCO₃、CaSO₄以及BaSO₄等碳酸鹽及硫酸鹽類化合物的結(jié)垢傾向較高，且在海底管道內(nèi)形成了結(jié)垢，會造成嚴(yán)重的垢下腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 微生物細(xì)菌檢測

硫酸鹽還原菌（SRB）：SRB還原生成的硫化氫會腐蝕鋼鐵，形成硫化亞鐵的沉積物，又會引起垢下氧的濃差電池腐蝕，還會形成電偶腐蝕。

腐生菌（TGB）：其繁殖時(shí)產(chǎn)生的粘液極易因產(chǎn)生氧濃差而引起電化學(xué)腐蝕，并會促進(jìn)硫酸鹽還原菌（SRB）等厭氧微生物的生長和繁殖。

鐵細(xì)菌（FB）：在水中能使亞鐵化合物氧化，并使之生成三價(jià)的氫氧化鐵沉淀。沉淀物聚集在細(xì)菌周圍產(chǎn)生大量的棕色黏泥，導(dǎo)致管道的點(diǎn)蝕和銹瘤的形成。

3.6 其他項(xiàng)目的檢測

其他項(xiàng)目檢測的目的是為開發(fā)新油田（或新油區(qū)）、油田生產(chǎn)管理等提供分析數(shù)據(jù)。主要包含：天然氣組分檢測和原油檢測分析。

4 關(guān)于介質(zhì)組分檢測的建議

4.1 人員專業(yè)化

遵循安全規(guī)定，熟悉現(xiàn)場流程；

具備專業(yè)專業(yè)認(rèn)證，熟練掌握各項(xiàng)檢測技術(shù)；

了解海管內(nèi)腐蝕相關(guān)知識，對數(shù)據(jù)波動或異常有技術(shù)敏感性。

4.2 操作規(guī)范化

專業(yè)人員進(jìn)場后，與現(xiàn)場人員對接取樣、檢測方案；

出具取樣和檢測工作SOP；

開具作業(yè)許可證，保證各作業(yè)環(huán)節(jié)安全；

人員、設(shè)備進(jìn)入指定位置按照SOP進(jìn)行作業(yè)；

設(shè)備操作應(yīng)嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，重復(fù)測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定后方可記錄；

明確記錄各作業(yè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)、標(biāo)識樣品名稱，使用防爆相機(jī)對關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)拍照留底。

4.3 設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化

密閉性：取樣、檢測設(shè)備確保不受外界環(huán)境污染，特別是防爆氧，最大程度反映海底管道內(nèi)真實(shí)環(huán)境；

便攜性：設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化、便攜化，適應(yīng)海上平臺現(xiàn)場環(huán)境；

時(shí)效性：重要的數(shù)據(jù)檢測在現(xiàn)場完成，取樣后短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后可第一時(shí)間發(fā)出預(yù)警，開展數(shù)據(jù)分析；

準(zhǔn)確性：取樣、檢測和樣品保存設(shè)備、材料均需符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行校正。

4.4 報(bào)告格式化

格式化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)匯報(bào)格式，更利于數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和對標(biāo)。因此，建議檢測報(bào)告構(gòu)成如下：

明確作業(yè)單位和人員資質(zhì)；

明確作業(yè)方案、流程和使用設(shè)備；

明確每組數(shù)據(jù)的采集時(shí)間、位置、工況特征；

明確報(bào)告中應(yīng)展示的數(shù)據(jù)種類、分析圖表；

明確結(jié)論和建議的參考依據(jù)；

附件包含便于錄入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)記錄表、現(xiàn)場作業(yè)照片、樣品保存照片等。