天然气长输管道内黑色粉末问题及抑制措施.pdfVIP

学兔兔 石油天然气学报 (江汉石油学院学报)2013年4月第35卷第4期 Journal of Oil and Gas Technology(J．JPI)Apr．2013 Vo1．35 No．4 天然气长输管道内黑色粉末问题及抑制措施 张鹏，韩钟琴，朱琳 (中国石油天然气管道科学研究院，河北廊坊065000) [摘要]为了全面了解黑色粉末问题在我国天然气长输管道的存在现状，对其成因、分布以及控制措施进 行深入分析，选择了国内有代表性的数条输气干线管道为对象，从相关标准规范、管线基本信息、气质 参数、管输参数、清管历史等方面展开调查研究，并实地收集现场清管产物黑色粉末样品进行结构和成 分的测试解析，基本掌握了黑色粉末问题在我国存在的现状、分布规律，并提出了有针对性的控制措施 建议，可为现场作业提供参考。 [关键词]天然气管道；黑色粉末；形成机理；抑制措施 [中图分类号]TE988．2 [文献标志码]A [文章编号]i000—9752(2013)o4～0333一o4 2007年6月国家石油公司论坛 (National Oil Company Forum)在挪威斯塔万格召开了第一届技术 研讨会，沙特Aramco公司针对其早期建成的天然气管道清管时发现大量黑色粉末，黑粉的存在导致阀 门损坏、气质污染以及输送能耗增加等问题提出了 “在役天然气管线中的黑色粉末”合作研究倡议，建 议开展黑色粉末形成机制预测与减缓措施、固体颗粒对在役天然气管线的腐蚀，内涂层评价，输气管线 内黑色粉末和减缓措施，新型清管技术等方面的研究。该研究计划得到了巴西Petrobras、挪威Statoil 以及中国CNPC等多个国家石油公司的响应和积极参与。作为该项研究计划的具体参与者，中国石油 天然气管道科学研究院 (China Petroleum Pipeline Research Institute)研究人员选择中国几条有代表性 的长输天然气管道进行黑色粉末问题深入研究，通过资料调研、实地考察和取样分析，明确了天然气长 输管道内黑色粉末形成的机理，并提出了针对黑色粉末抑制的技术措施。 ． 黑色粉末成分分析 黑色粉末是钢材在输气管道、气井和附属设施中发生化学和生物反应的产物。该类小颗粒包括：氧 化铁、碳酸铁、硫化铁、岩屑、钻井泥浆、灰尘、污垢、矿砂、轧屑、焊接渣和飞溅物、阀门用润滑 脂、腐蚀抑制剂和其他杂物。大部分黑色粉末是以固态存在，根据粒度分布和组成差异可呈现粉末状、 块状等不同形式，另外还有一些油状黑色粉末，主要是因为夹杂油污或管道内的有机物杂质l_1]。 为了明确中国长输天然气管道内黑色粉末成分，项目组对4条管道进行了黑色粉末取样，并这对其 进行了XRD物相鉴定和元素分析。根据黑色粉末样品的分析结果，将该4条管线内黑色粉末物相及主 要元素含量进行对比，对比结果见表1、2。由表1可知：1 和2 管道气源均来自新疆塔里木气田，管 道内黑色粉末的主要物相含量基本相同，分别为铁系氧化物、砂石及少量碳酸亚铁化合物；3 管道内 黑色粉末主要为岩盐、砂石及少量的铁系氧化物及碳酸亚铁化合物；4 管道内黑色粉末主要为砂石、 碳酸亚铁化合物及少量的铁系氧化物。 由表2可知：4条线内黑色粉末样品元素分析中Fe元素均显示出较高的相对含量，其原因为天然 气中任何腐蚀性介质如水、CO 、SO 、H S等最终将导致Fe元素的丧失；由于S元素含量较少且取 样时管线清出物未见自燃现象，说明管线内SO 、H S腐蚀的可能性较低，腐蚀主要来自管线建设时期 滞留管内未及时彻底清除的水、泥土、砂石等。 [收稿日期]2013一o1—2o [作者简介]张鹏 (1981一)，男，2006年大学毕业，硕士，工程师，现从事长输管道及储罐腐蚀与防护技术研究。 学兔兔 · 334·