استخدامات الأنابيب الفولاذية المبطنة بالكسوة في نقل النفط والغاز تحت سطح البحر

استخدامات الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة في نقل النفط والغاز تحت سطح البحر

يجب أن يلعب تطوير حقول النفط والغاز البحرية دورًا مهمًا في الإنتاج الصناعي والتنمية الاقتصادية كضمان مهم للطاقة للصين.. كعملية مهمة لتطوير حقول النفط والغاز البحرية, يرتبط نقل النفط والغاز باستخدام موارد النفط والغاز. لوجود المزيد من ثاني أكسيد الكربون, كبريتيد الهيدروجين والغازات الأخرى في وسط النفط والغاز, غالبًا ما تتآكل المواد الكربونية الفولاذية والسبائك العادية التي يتم اختيارها بواسطة خط الأنابيب, تؤثر على أعمال نقل النفط والغاز وتؤثر على سلامة النقل; وتعتمد على خصائص نقل النفط والغاز, يجب أن يكون خط الأنابيب المختار بشكل عام قادرًا على ضمان عدم حدوث تآكل وعدم حدوث تسرب في الداخل 20 سنوات, ويمكن أن يضمن أن يكون هناك القليل من الصيانة أو لا صيانة قدر الإمكان أثناء التشغيل. ولذلك, من المهم بشكل خاص اختيار تطبيقات الأنابيب المناسبة لنقل النفط والغاز بالاقتران مع المواد والعمليات الحالية لتحقيق مشاكل التآكل ومشاكل الاستخدام الآمن على المدى الطويل. إلى جانب مزايا أنابيب الصلب الكربوني وأنابيب السبائك, استخدام أنابيب مبطنة هو حل جيد للمشاكل المذكورة أعلاه, ويعتقد بشكل عام في الداخل والخارج أن هذا النوع من الأنابيب مادة ممتازة لحل مشكلة تآكل نقل النفط والغاز والاستخدام طويل الأمد, والبحث المحدد والتقدم على النحو التالي.

1 تقدم البحث والتحليل لعملية الإنتاج الرئيسية لأنابيب الصلب Clad Lined

تتكون الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة بشكل أساسي من أنبوب القاعدة وأنبوب الأنبوب الداخلي. فيما بينها, يتكون الأنبوب الأساسي بشكل أساسي من أنبوب فولاذي كربوني أو أنبوب فولاذي منخفض السبائك, وتتمثل وظيفتها بشكل أساسي في دعم الأنبوب الداخلي ومقاومة الضغط, بينما تتكون المادة الرئيسية للبطانة الداخلية من الفولاذ المقاوم للصدأ, سبائك الحديد والنيكل وغيرها من المواد المقاومة للتآكل, وتتمثل وظيفتها الرئيسية في مقاومة تآكل خط الأنابيب بالمواد المسببة للتآكل الموجودة في وسط النفط والغاز لتحسين عمر خدمة خط الأنابيب; للبطانة الداخلية, وفقًا لخصائص تكنولوجيا المعالجة الخاصة بها, يمكن أن يطلق عليه أيضًا طبقة أو بطانة داخلية, ويظهر الهيكل المحدد في الشكل 1.

الوضع الحالي الشامل, يمكن تقسيم الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة وفقًا لأنبوب القاعدة والطبقة الداخلية لوضع مركب المواد إلى مركب ميكانيكي (بطانة الأنابيب المركبة) والمركب المعدني (الأنابيب المركبة الداخلية), وفق معايير معهد البترول الأمريكي, تكنولوجيا المعالجة والقولبة الرئيسية للمركب الميكانيكي هي مركب هيدروليكي, مركب الرسم البارد, مركب الاحتراق, إلخ, والمركب المعدني يحتوي بشكل رئيسي على مركب بثق ساخن, مركب دلفنة على الساخن, مركب الصب بالطرد المركزي, إلخ. العملية المحددة والمزايا والعيوب موضحة في الجدول 1.

الطاولة 1 جدول مقارنة تكنولوجيا معالجة الأنابيب الفولاذية المركبة المبطن المشترك

جنبا إلى جنب مع الخصائص المذكورة أعلاه, حققت الصين تقدمًا كبيرًا في البحث والتصنيع لأنابيب الصلب المركبة المبطنة. على مر السنين, لقد أجرى العديد من مصنعي الأنابيب الكثير من الأبحاث, مثل إضافة عدد كبير من عناصر السبائك إلى الأنابيب المعدنية, بحيث يمكن تحسين قوة ومقاومة التآكل للأنابيب بشكل ملحوظ. بشكل عام, مثل اليابان, الولايات المتحدة وغيرها من التقنيات والمعايير المتقدمة, تم استخدام إنتاج الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة في صناعة البتروكيماويات والصناعة النووية, ولتلبية متطلبات محطات الطاقة والمناجم وغيرها من البيئات عالية التآكل. وفي الوقت نفسه, وفقًا لتقارير الأدبيات, المتداول الساخنة + لقد أدركت عملية التشكيل البارد المطورة والبحث في اليابان المعالجة الفعالة لأنابيب الصلب المركبة المبطنة, بتقنية ممتازة, جودة موثوقة, مقاومة قوية للتآكل ومقاومة الضغط, ولعبت قيمة كبيرة في المادة الكيميائية, حقول النفط والغاز.

2 متطلبات أداء الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة وتحليل التطبيق

2.1 البحث عن متطلبات المواد والخواص الميكانيكية للأنابيب القاعدية

حسب متطلبات API 5LD-2015 القياسية, يتم اختيار أنابيب الصلب الكربوني أو الأنابيب الفولاذية غير الملحومة ذات السبائك المنخفضة لتصنيع الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة, وهي مصنوعة من المعالجة الحرارية, تمتد, سحق وغيرها من العمليات. للأنابيب المركبة المبطنة, وجد أن اختبار تأثير Charpy على الركيزة قبل تجميع أنبوب البطانة يمكن أن يحقق فحص الأنبوب الأساسي ويضمن قوة الأنبوب. تتوافق هذه الطريقة مع الغرض من اختبار المطرقة المتساقطة لخط الأنابيب الذي يبلغ قطره أكثر من 508 مم ودرجة الفولاذ X52 أو أعلى المطلوبة وفقًا لمعيار API5LD-2015, ويمكن أن يضمن استخدام طريقة الاختبار هذه أداء الأنبوب بشكل فعال. ومع ذلك, لبعض التطبيقات ذات مقاومة أقوى للتآكل ومعدلات ضغط أعلى, قدمت الولايات المتحدة متطلبات اختبار أداء الشد عند درجات الحرارة العالية في الدراسة, وقد طبقت الصين هذا أيضًا. على سبيل المثال, في اختيار الأنابيب من قوانغتشو بانيو 35-1/35-2 حقل النفط والغاز, يقترح اختبار أداء الشد عند درجات الحرارة العالية, ويتطلب الأنبوب غير الملحوم X65 المحدد في مجال النفط والغاز أنه يجب أن يتحمل متطلبات عدم حدوث كسر عند 419 ميجا باسكال عند 103 درجة مئوية. يمكن ملاحظة أن اختيار الأنابيب في حقول النفط والغاز الصينية وغيرها من الحقول المقاومة للتآكل والضغط العالي قد عزز القيود المفروضة على متطلبات المواد لأنبوب القاعدة, ضمان جودة الأنبوب وسلامة نقل الوسائط.

2.2 تحليل ودراسة استخدام مواد الأنابيب ومقاومة التآكل للكسوة الداخلية لأنبوب القاعدة

طبقة البطانة الفولاذية المركبة المبطنة على اتصال مباشر مع وسيط النقل, وأداؤه في مقاومة التآكل هو مؤشر مهم, والتي يجب مراعاتها بالكامل في اختيار المواد. على سبيل المثال, تنص المتطلبات القياسية API5LD-2015 بوضوح على المواد المستخدمة لطبقة البطانة لأنابيب الصلب المركبة المبطنة, بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ ومواد سبائك مقاومة للتآكل, مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي, سبيكة ferronickel وهلم جرا. لاختيار هذه المواد, يجب على كل مصنع ومصنع للأنابيب اختيار المادة المناسبة بالاقتران مع الظروف المحددة لوسيط النقل للتأكد من أن خواصه الكيميائية وخصائصه الميكانيكية تفي بمتطلبات معيار API5LD-2015. على سبيل المثال, طبقة البطانة الداخلية التي اختارتها شركة Yacheng Oil and Gas Field Company عبارة عن أنبوب فولاذي مركب مبطن من سبائك الحديد والنيكل, مما يضمن بشكل فعال تآكل خط الأنابيب بمواد CO2 و H2S الموجودة في وسط النفط والغاز.

بناء على الاعتبارات المذكورة أعلاه, اختيار طبقة البطانة حسب نوع وسيط النقل ودرجة قسوة التآكل هو المفتاح, مثل المتطلبات المادية لطبقة البطانة في SY / T 6855-2012 القياسية, مثل الأحكام التي تتطلب أن المعدن الأساسي لطبقة البطانة واللحام يجب أن يتوافق مع أحكام ISO 15156-2015, ويجب أن تكون قادرة على التمتع بخصائص تكسير إجهاد الكبريت والتشقق الناتج عن التآكل; وفي الوقت نفسه, يشار إلى أنه يجب النظر في اختيار المواد وفقًا لمعايير الوسيط, درجة الحرارة والضغط لضمان أدائها ومتطلباتها.

2.3 متطلبات الأداء الأخرى والتقدم البحثي لأنابيب الصلب المبطنة بالكسوة

للأنابيب المركبة, قوة الترابط بين الطبقة الداخلية والطبقة الخارجية هي المفتاح, ولكنه ينتمي أيضًا إلى مؤشرات الأداء المهمة للأنبوب المركب, يجب قياس التطبيق الفعلي والمعالجة بطريقة مناسبة, مثل معيار API5LD-2015 لتوضيح متطلبات قوة الترابط, مشيراً إلى استخدام اختبار مقاومة القص القياسي ASTM A264-2012, للتأكد من أن قوة الترابط تلبي المتطلبات. حسب المتطلبات القياسية, يجب إجراء الاختبار على دفعة من 50 أنابيب فولاذية لضمان أدائها. ومع ذلك, للأنابيب المعالجة بواسطة عملية ميكانيكية مركبة, هناك فجوة ماكروسكوبية بين طبقة البطانة والأنبوب الأساسي, مثل إذا كانت الفجوة مختلطة مع الهواء أو الشوائب, سيكون له تأثير خطير على الضيق. على سبيل المثال, وجد في الدراسة أنه عندما تكون درجة حرارة وسيط النقل عالية جدًا, معامل التمدد للأنبوب الأساسي والبطانة مختلفان, والذي من السهل أن يسبب عدم استقرار البطانة, إلخ, مما قد يؤدي إلى الانهيار والانتفاخ في الحالات الشديدة, مما سيؤثر على نقل وسائل الإعلام. للمشاكل المذكورة أعلاه, استخدم العلماء حساب العناصر المحدودة لضبط معاملات العملية المركبة في الدراسة, والتي حلت بشكل فعال فصل الثور ذو درجة الحرارة العالية والبطانة. بالإضافة, عند استخدام أنواع مختلفة من المعادن لأنبوب القاعدة والبطانة, يجب أن تضمن عملية عملية اللحام مقاومة التآكل لطبقة البطانة ولحام الكسوة الداخلي, وينبغي النظر في الخواص الميكانيكية للأنبوب الأساسي, وصعوبة اللحام أكبر. لهذا, يستخدم العلماء سلك لحام منخفض السبائك في الدراسة, لأن الإمكانات الكهروكيميائية في الأساس هي نفسها, يكون اللحام أقل تأثراً بالتآكل, مما لا يقلل فقط من تكلفة اللحام, ولكن أيضًا يتجنب حدوث صدع في لحام الطبقة الانتقالية, التي لها قيمة تطبيق معينة في الإنتاج الفعلي.

3 التطبيق والتحليل الاقتصادي لأنابيب الصلب Clad Lined في نقل النفط والغاز تحت سطح البحر

3.1 بحث حول تطبيق الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة في نقل النفط والغاز تحت سطح البحر

الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة لها خصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للتآكل, ويجب اختيار المواد المناسبة في اختيار الأنابيب مع شروط محددة لضمان توفير المعادن الثمينة وتقليل التكاليف, وتحسين كثافة الكفاءة. وصلت مواد الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة المختارة في حقول النفط والغاز الأجنبية 200,000 طن, مثل الأنابيب المركبة المصنوعة من سبائك النحاس والنيكل التي تستخدمها شركة NKK اليابانية تتميز بمقاومة قوية للتآكل وقابلية للحام لمياه البحر, ويستخدم على نطاق واسع في أنبوب إدخال نظام تحلية مياه البحر. وفي الوقت نفسه, لعب استخدام 316L كأنابيب فولاذية مركبة مبطنة في حقل تاريم النفطي الصيني دورًا إيجابيًا في ضمان نقل النفط والغاز, تقليل عدد الإصلاحات والصيانة, وضمان الفوائد الاقتصادية للمؤسسات. ومع ذلك, بشكل عام, لا تزال هناك أوجه قصور في تطبيقه, مثل الأنبوب الأساسي, معيار API 5LD-2015 الحالي ينص على الحد الأدنى من المتطلبات التي يجب أن يفي بها أنبوب الصلب المركب المبطن, ولكن بسبب المواد المسببة للتآكل والتركيزات المختلفة الموجودة في وسائط النقل الأخرى مثل النفط والغاز, درجة التآكل مختلفة, كما أن نقل بعض المواد لا يضمن سلامتها; بالإضافة, يعتبر مؤشر صلابة الأنبوب الأساسي مطلبًا مهمًا للأنبوب الأساسي, والمعيار الحالي غير منصوص عليه بوضوح, وقد تكون هناك مخاطر معينة تتعلق بالسلامة. من حيث البطانة, لا يسرد المعيار الحالي المواد المستخدمة في بيئات CO2 و H2S, والتآكل هو مفتاح عمر خدمة هذه المواد; ولذلك, يجب أن يكون الاختيار الفعلي لظروف العمل الشاملة وتحليل الظروف البيئية لضمان اختيار المواد وسلامة الاستخدام.

3.2 تحليل المزايا الاقتصادية لأنابيب الصلب المركبة المبطنة في تطبيقات نقل النفط والغاز تحت سطح البحر

من النقل المتوسط ​​للنفط والغاز البحري الحالي, تشمل إجراءات التحكم في وسائط تآكل خطوط الأنابيب بشكل أساسي الفئات التالية: أولاً, تضاف مثبطات التآكل إلى أنابيب الصلب الكربوني; ثانيا, استخدام مواد الطلاء الداخلية; ثالث, استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ والمواد المقاومة للتآكل; الرابعة, استخدام كلاد مبطن أنابيب فولاذية مركبة. بالطرق المذكورة أعلاه, ستؤثر مثبطات التآكل على الكفاءة بسبب التغيرات في الوسط في الأنبوب, وتكاليف المواد والعمالة مرتفعة; تقنية التثبيت في مكان اللحام للطلاء الداخلي ليست مثالية, وهناك مخاطر معينة; الفولاذ المقاوم للصدأ باهظ الثمن وله مخاطر اقتصادية كبيرة في تطبيقات حقول النفط والغاز البحرية. الأنبوب الفولاذي المركب المبطن لديه قوة ميكانيكية قوية وأداء تآكل, له مزايا واضحة, ولها قيمة تطبيق معينة. من حيث تحليل المنفعة الاقتصادية, على الرغم من أن تكلفة استخدام الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة أعلى, تكون تكلفة الصيانة أقل في المرحلة اللاحقة, وهي آمنة وموثوقة, مقارنة بالمخططات الثلاثة المذكورة أعلاه, تكلفتها الاستثمارية أقل, خاصة عندما تكون الفوائد الاقتصادية أكثر وضوحًا بعد تجاوز فترة الاستخدام 10 سنوات. وفي الوقت نفسه, تختلف عملية تصنيع الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة والمواد, وفرق قيمته كبير أيضًا, مثل السعر الحالي لأنابيب الصلب المركبة المبطن المشتركة 7000 ~ 25000 دولار أمريكي / طن, فرق السعر أكبر. ولذلك, في النقل عبر خطوط الأنابيب لكل حقل نفط وغاز بحري, يجب دمج بيئة التآكل المقابلة لضمان الاستخدام الموثوق به على المدى الطويل, ويجب اختيار طبقة البطانة الاقتصادية لضمان مقاومتها للتآكل وتلبية المتطلبات الاقتصادية, ولضمان النقل الآمن للوسيلة.

4 استنتاج

في ملخص, الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة لها قيمة مهمة في نقل النفط والغاز البحري. في الوقت الحالي, حققت تكنولوجيا الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة في الصين تقدمًا كبيرًا, ولكن لا تزال هناك فجوة معينة بين بعض المجالات والمستوى الدولي. من أجل ضمان تطوير تكنولوجيا تصنيع الأنابيب الفولاذية المركبة المبطنة في الصين, يجب على الدولة والشركات اتخاذ تدابير فعالة للرد, زيادة الاستثمار في البحث والتطوير, وتحسين المنتجات الداعمة, مثل تطوير أنواع مختلفة من الملحقات, إلخ, لتحقيق تأميم المواد ذات الصلة, تقليل احتكار المنتجات الأجنبية, لضمان تطوير وتطبيق تكنولوجيا تصنيع الأنابيب الفولاذية المركبة الصينية.