【获奖成果】 “一带一路”国家高硫高盐油田全生命周期腐蚀控制关键技术及工程应用

能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题。习近平总书记强调，石油能源建设对我们国家意义重大，中国作为制造业大国，要发展实体经济，能源的饭碗必须端在自己手里。近年来，我国石油能源对外依存度高达70%，其中七成左右来源于“一带一路”沿线国家。中东、中亚等一带一路沿线国家石油资源合作开发已成为我国能源供给多元化的重要支撑。

油田地面设施全生命周期腐蚀防护是大型油气田安全高效开发的关键瓶颈，是我国石油行业参与“一带一路”沿线国家油气资源开发、推动国家能源供给多元化的重要保障技术。中亚、中东等地区以高硫高盐油气资源为主，面临高H2S、高CO2、高温、高Cl-、高水位、高电导的极端“六高”苛刻腐蚀环境，腐蚀开裂问题极为突出，油田开发难度极大。相关油田开发的选材标准、耐蚀材料、防护技术长期被欧美垄断，严重制约我国石油行业的国际竞争力和话语权，严重影响我国能源资源安全。

图1 石油输送管道腐蚀穿孔现场

为破解技术难题，打破国外垄断，张雷项目组十二年刻苦钻研，为海外苛刻复杂油气田的开发提出了“中国方案”，保障了重大工程服役安全水平，产生巨大社会经济效益。

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求真务实，探索失效本源

油田地面设施种类多、布局复杂，海外油田“六高”腐蚀工况远超以往工程经验，给企业发展带来极大挑战。一方面，企业如果根据国际标准进行防腐设计，需要采用高耐蚀等级材质，极大提高施工成本，使国内企业在激烈的国际竞争处于劣势；另一方面，盲目选用低成本材料，可能造成腐蚀穿孔，引发严重的原油泄漏和污染，重创企业品牌形象。

“六高”工况下材料腐蚀原因错综复杂，海外油田开发竞争激烈，防腐技术必须兼顾经济性与安全性。项目团队结合“一带一路”沿线石油开发中面临的关键防腐技术问题和主要矛盾，通过现场失效管段分析、实验室模拟计算，逐步发现海外油田中管道多以开裂和穿孔失效为主。通过腐蚀环境及产物分析，团队创新性提出多场耦合腐蚀理论，揭示了碳钢高含H2S-CO2局部腐蚀机制，以及不锈钢钝化膜的高硫损伤与点蚀机制，为腐蚀控制奠定理论基础。

图2 六高工况材料腐蚀失效机制

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多管齐下，破解防腐难题

在“六高”工况材料腐蚀失效机制认识的基础上，项目组搭建产学研用联合攻关团队，从现场问题入手，打造完整的技术群，破解防腐难题，实现独立自主。一是形成系统的高硫高盐油田全生命周期腐蚀控制关键技术；二是立足腐蚀理论探索，不断突破选材设计盲区；三是面对成本和安全的双重挑战，研发经济型耐蚀管材，打破国外产品垄断；四是针对海外苛刻安全要求，建立全生命周期防护技术体系，实现腐蚀动态管控。

图3 油田全生命周期腐蚀控制技术

项目组研发的高硫高盐油田全生命周期腐蚀控制关键技术立足材料本质安全和腐蚀风险控制，攻克了困扰国际腐蚀界和国际能源巨头多年的技术难题，解决了高硫高盐油田介质腐蚀性强、开裂风险高、材料应用局限性大、腐蚀控制措施单一和开发后期注水导致腐蚀问题恶化等一些系列挑战，通过独立应用或优化集成应用的方式，实现了兼顾安全和效益的合理化选材、组合式防腐、动态风险管控，有效抑制了管道和设备的腐蚀失效问题，降低项目运行维护和检修费用，避免了生态破坏，取得了良好的社会效益、经济效益和生态效益。

相关成果获北京市科学技术奖1项，行业科学技术奖3项，且已成功应用于6个国家的10余个重大油气资源合作开发项目，实现项目收入69.38亿元，其中创收外汇10.06亿美元，节约工程投资8.89亿元。未来将陆续在海外类似油气田继续推广应用，总产能将超1亿吨/年，潜在经济效益巨大。

他们十数年如一日，上下求索、探寻本质，为技术难题贡献中国方案，将“中国创造”树到远方、立进人心，他们是“一带一路”最硬核的赶路人。

转自：“北科科研”微信公众号

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