陰極保護技術(shù)在港西油田的應(yīng)用

[摘 要]港西油田地處渤海之濱，土質(zhì)屬鹽堿土，土壤含水、含鹽量高、潮濕度大、電阻率低（≤5Ω·m），掛片試驗腐蝕速率在0.18-0.39mm/a，最高的地方達到2.1mm/a，屬于腐蝕較嚴(yán)重的地區(qū)。根據(jù)目前管線資料分析，近三年單井集輸管線腐蝕穿孔253次（處）。應(yīng)用陰極保護可以控制腐蝕速降到0.1mm/a 以下，減少管線的腐蝕穿孔。

[關(guān)鍵詞]陰極保護 港西油田 腐蝕 管線 電位差

中圖分類號：TG174.41 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）41-0024-01

港西油田截至到目前，共建成19個陰極保護站，三處犧牲陽極保護，保護油井套管177口、集管線172.9Km、儲罐19具。19個保護站分別是44站、21站、西二聯(lián)等陰極保護，其中在西一轉(zhuǎn)、西二聯(lián)、西三轉(zhuǎn)陰極保護系統(tǒng)中，共有三具儲罐是犧牲陽極保護。19個保護站分別建于1992年到2007年。共有恒電位儀37臺，其中19臺在運行，18臺在備用，恒電位儀完好率100%；19個保護站，共布設(shè)57組陽極地床，目前全部正常運行，陽極地床在線運行率100%。

1、陰極保護應(yīng)用現(xiàn)狀

目前港西油田19個保護站，應(yīng)用的是區(qū)域陰極保護；16具儲罐應(yīng)用了外加電流陰極保護；7個保護站、27組陽極地床應(yīng)用深井陽極地床；兩個區(qū)域應(yīng)用了報廢井套管陽極地床技術(shù)；11個保護站安裝應(yīng)用了陽極地床發(fā)生電流量分流監(jiān)測，共計監(jiān)測27組陽極地床；4條輸油管線應(yīng)用野外多點陰極保護，延長管線保護5Km，達到了4條輸油管線全部保護的目的；兩個區(qū)域保護應(yīng)用了“反電位法”陰極保護技術(shù)，解決了多年來通電點電位過高，邊遠地方欠保護無法處理的問題，實現(xiàn)了該區(qū)域中所有油井及管線的全部保護；7個保護站應(yīng)用安裝了陰極保護遠程傳輸、調(diào)控、監(jiān)測技術(shù)；模擬油井套管深部電位測試、整合形成的大區(qū)陰極保護技術(shù)，目前正在三個站區(qū)域陰極保護試驗。

2、陰極保護技術(shù)的開發(fā)

針對陰極保護系統(tǒng)陽極地床破壞丟失頻繁，維護資金缺少，運行管理困難，以及港西油田沒長輸管線，只有集輸管線，而且工藝優(yōu)化簡化后，集輸管線與單井及轉(zhuǎn)油站、大站全部構(gòu)成一個整體的特點，研究開發(fā)應(yīng)用了多項陰極保護技術(shù)。

（1）區(qū)域性陰極保護技術(shù)；

（2）儲罐外加電流陰極保護技術(shù)；

（3）深井式陽極地床技術(shù)；

（4）野外多點陰極保護技術(shù)；

（5）應(yīng)用報廢井套管做陽極地床技術(shù)；

（6）陽極地床發(fā)生電流量分流監(jiān)測技術(shù)；

（7）“反電位法”陰極保護技術(shù)；

（8）陰極保護遠程傳輸、調(diào)控、監(jiān)測技術(shù)；

（9）模擬油井套管深部電位測試技術(shù)；

（10）整合形成的大區(qū)陰極保護技術(shù)。

這10項陰極保護技術(shù)，都是在港西油田最早研究應(yīng)用的，前四項（1-4）目前已在大港油田推廣應(yīng)用，其余六項已在港西油田逐步實施應(yīng)用，主要技術(shù)就是恒電位儀、陽極地床以及自生電流技術(shù)。

3、陰極保護技術(shù)應(yīng)用效果

被保護管線總長172.9Km，其中177口油井單井集輸管線，運行3～17年不等，172口油井單井管線沒有腐蝕穿孔，有5口井單井集輸管腐蝕穿孔，腐蝕穿孔占3%；7條輸油管線，運行2～15年不等，沒有一條管線腐蝕穿孔；19具儲罐運行7～17年不等，17具沒有腐蝕穿孔，腐蝕穿孔占11%。

3.1 深井式陽極地床技術(shù)的應(yīng)用

它由鋼制導(dǎo)管、篩管、陽極棒組成，縱向布設(shè)，深30-100米。與淺式陽極地床相比。該項技術(shù)工藝，陽極棒是直接埋入土壤中，橫向布設(shè)，深0.7～1.0米。

深井式陽極地床在30米以下，很難被挖出來。淺式陽極地床深0.5～0.7米，挖出來是容易的，因此淺式陽極地床經(jīng)常遭破壞丟失，應(yīng)用以前每年至少有3組（次）遭到老鄉(xiāng)的破壞丟失。應(yīng)用的27組深井式陽極地床，運行了半年以上，從未發(fā)生破壞丟失的現(xiàn)象。根據(jù)測試的保護電位得知，深井式陽極地床發(fā)生的電流量輔射距離、保護面積，是淺式陽極地床的3-5倍，保護效果好。

在西二聯(lián)區(qū)域，應(yīng)用了兩口報廢井套管做陽極地床，實現(xiàn)了22.3Km管線、8口油井套管的陰極保護，它至少代替了8組專用材料的陽極地床，節(jié)省投資40萬元（每組陽極地床5萬元）。報廢井套管深1000多米，發(fā)生的電流量輔射遠、保護面積大，能防干擾和屏蔽，是專用材料的陽極地床無法比的。

3.2 陰極保護管線的效果

相同的管線，有保護的使用10年以上沒有發(fā)生腐蝕穿孔。沒有保護的管線使用2到5年就開始腐蝕穿孔。

3.3 陰極保護試片應(yīng)用

試片采用耐腐蝕的16Mn鋼，表面光潔度Ra1.6μm，外形尺寸是100×50×5mm，左（右）上角打上編號。

A：埋設(shè)試驗之前的試片：

表面光潔平滑，可以看出車床車過的輪廓，右上角的編碼均看得清楚。

B：試驗半年的試片：

試驗時間是：半年，試驗地點：西三轉(zhuǎn)站內(nèi)。通電保護試片與沒有通電保護的試片對比，沒有通電的試片已出現(xiàn)銹跡，通電保護的試片清理后表面仍很光亮，且右上角的編碼看的清楚。

C：試驗一年的試片

試驗時間：一年，試驗地點：西二聯(lián)站外通電保護試片與沒有通電保護的試片對比，沒有通電的試片清理后發(fā)現(xiàn)已腐蝕嚴(yán)重；通電保護的試片清理后表面仍很光亮，且右上角的編碼看的清楚。

D：試驗兩年的試片

試驗時間是：兩年，試驗地點：44站站內(nèi)。通電保護試片與沒有通電保護的試片對比，沒有通電的試片清理后發(fā)現(xiàn)已腐蝕嚴(yán)重，表面凹凸不平；通電保護的試片清理后表面仍很光亮，且右上角的編碼看的清楚。

通過上述四組試片的比較可以看出，通電保護的試片兩年，表面還是光潔平滑的，而且還有一定的亮度。沒有通電保護的試片，半年之后，表面已看不出光潔度，并且開始出現(xiàn)腐蝕的坑點。

沒有通電保護試片的結(jié)果：半年之內(nèi)的試片，表面沒有光潔、局部有腐蝕的坑點。一年之后的試片，表面全部被腐蝕成了麻坑，平均腐蝕深度約0.5mm，兩年之后的試片，表面腐蝕的深度平均達到1.0mm，最大的坑深可達到2個多毫米。比較可以看出，有無陰極保護的效果，顯而易見。

4、單井管線腐蝕穿孔的原因

（1）穿孔位置在溝邊和入地部位，此處是陰極保護，保護不上的地方，因保護電流是通過土壤介質(zhì)傳導(dǎo)的，沒有介質(zhì)或介質(zhì)松散保護電流不能輔射，而且此處還是形成氧濃差最大的地方，氧濃差腐蝕是較嚴(yán)重的，如果防腐層破損，很容易形成氧濃腐蝕。

（2）根據(jù)《腐蝕與防護現(xiàn)狀》調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在陰極保護下的管線，發(fā)生的腐蝕穿孔，90%以上都在架空處和出地表、入地表的結(jié)合部位。

由于取土，把大部分管線防腐層破壞，同時部分管段還泡在水中，使保護電流嚴(yán)重漏失，管線失去保護。該段管線目前早已移位。

5、建議及認識

（1）、經(jīng)常與有保護站的井組結(jié)合，了解被保護管線、恒電位儀、陽極地床的運行；

（2）、架空管線實施保溫形成嚴(yán)重的水蒸汽腐蝕，針對架空管線先進行瀝青防腐再進行保溫；

（3）、污水、高溫作用對罐內(nèi)腐蝕很嚴(yán)重，對儲罐內(nèi)部進行陰極保護技術(shù)非常必要；

（4）、對所有陽極地床，安裝陽極地床發(fā)生電流量分流監(jiān)測，保證陽極地床在線運行率不低于90%。

參考文獻

[1] 李勝彪；寶浪油田含油污水腐蝕行為的研究[J]；材料保護；2004年07期

[2] 翁永基，李相怡；埋地管道陰極保護電位IR降評估方法的研究[J]；腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)；2004年06期

作者簡介

苗苗，女，出生于1982年3月，于2005年7月畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)在大港油田公司第五采油廠工藝研究所任主任工程師。長期從事地面工藝研究工作。endprint