自動化技術(shù)在油氣管道完整性管理中的應(yīng)用

裴遠

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，油氣管道建設(shè)工作日益推進，對輸油管道管理工作重視度越來越高。通過將先進的自動化技術(shù)運用到油氣管道管理活動中，實現(xiàn)對傳統(tǒng)油氣管道管理工作的優(yōu)化與升級，使油氣管道管理具有較強的完整性與系統(tǒng)性，使油氣開發(fā)工作朝著自動化、一體化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。為此，本文將針對自動化技術(shù)在油氣管道完整性進行研究與探討。

關(guān)鍵詞：自動化技術(shù);油氣管道;完整性管理

隨著油氣管道建設(shè)的不斷發(fā)展，長輸管道自動化技術(shù)在油氣管道完整性管理中應(yīng)用日益廣泛，通過對輸油管道進行檢測、監(jiān)視、控制與管理，為輸油管道在運行過程的穩(wěn)定性與安全性提供可靠保證。

1 管道泄漏與檢測

1.1 管道泄漏情況

腐蝕是造成油氣管道發(fā)生泄漏的主要原因。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：中原油田從1993年到1999年間腐蝕穿孔28012次，平均一年發(fā)生5000次，所造成的經(jīng)濟損失共計5.7億余元;勝利油田腐蝕問題極易加快管道的使用壽命，報廢更換率加快2.5%，平均每年至少更換400多千米的管線才能夠為管道的安全運行提供有利保障。管線長期服役后，受碰撞、腐蝕等因素的影響，必將增加管線的老化速率，導(dǎo)致管線出現(xiàn)裂紋或者是坑蝕現(xiàn)象。隨著腐蝕現(xiàn)象、破損現(xiàn)象、沖擊現(xiàn)象的不斷加大，必將加深裂紋、坑蝕對管線的影響，導(dǎo)致管線出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

1.2 檢漏原理

管道檢漏技術(shù)具有較強的實用性，隨著計算機技術(shù)與通信技術(shù)的不斷發(fā)展，管道檢漏技術(shù)得到進一步的提升與優(yōu)化，全面推動油氣行業(yè)的發(fā)展與進步。通過將SCADA系統(tǒng)運用到相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和主站計算機上，借助預(yù)編制軟件或者是預(yù)編制程序?qū)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與主站計算機上的各種信息進行分析與處理，對泄漏管段做出正確的分析與識別，通過對與之相適宜的截斷閥進行操作，做好泄漏問題的控制工作?，F(xiàn)如今，管道泄漏檢測技術(shù)在實際應(yīng)用中主要有超聲波檢測法、負壓波檢漏法、動態(tài)模型法等。

2 腐蝕檢測與保護系統(tǒng)

2.1 陰極保護基本原理

ISO8004文件將降低腐蝕電位達到對電化學(xué)保護的目的行為稱為“陰極保護”。陰極保護是借助外加陰極電流達到金屬陰極極化現(xiàn)象。陰極保護技術(shù)在管道防腐工作中的應(yīng)用，將腐蝕表面陽極與陰極所產(chǎn)生的電位差出去，然后在陰極保護的作用下在陽極與構(gòu)件之間形成一個電位差，確保陽極所形成的電位小于結(jié)構(gòu)件表面任何位置的電位。此時，結(jié)構(gòu)件成為新腐蝕電池的陰極，陽極能夠?qū)﹃帢O保護產(chǎn)生腐蝕作用，但是不會腐蝕陰極的結(jié)構(gòu)件。

通常情況下，陰極保護主要有兩種形式，一種是犧牲陽極法，另一種是外加電流法。

2.1.1 犧牲陽極法

一種帶有負電位的合金或者是金屬偶接到被保護的金屬管道上，并將合金或者是金屬所在部位作為陽極，構(gòu)建一個全新的腐蝕電池。因管道上原本所存在的腐蝕電池陽極所擁有的電位比外加犧牲陽極的電位還要正，使整個管道布滿負電荷，依靠負電位金屬的不但溶解對腐蝕介質(zhì)實施陰階極化處理。

2.1.2 外加電流法

將外加電流電源的負極與被保護金屬連接到一起，將電源正極與輔助陽極連接到一起，借助外部電流對被保護體實施陰極極化處理，將被保護的金屬作為陰極。外加電流法陰極保護系統(tǒng)由直流電源、輔助陽極構(gòu)以及對保護電位進行控制與檢測的參比電機組成。輔助陽極是指與直流電源正極連接到一起的電位，在電流系統(tǒng)中過程構(gòu)成一個電流回路。從恒電位陰極保護視角來看，僅用一支參數(shù)比對電極進行控制與處理，其余參比電極均用于檢測活動。在恒槽壓法陰極保護與控制電流法運用中，可將參比電極運用到各項監(jiān)測活動中。

2.2 雜散電流的腐蝕與防護

從自動化技術(shù)在油氣管道完整性管理中的實際應(yīng)用情況來看，雜散電流的腐蝕與防護主要有兩種形式，一種是直流電腐蝕與防護，另一種使交流電腐蝕與防護。

2.2.1 直流電腐蝕與防護

在直流電的環(huán)境下，電氣化鐵路與接地為回路的輸電系統(tǒng)在土壤中形成散雜電流，導(dǎo)致與之相鄰的埋地管道出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。若埋地鋼質(zhì)管道的管道壁厚度在7毫米到8毫米之間，受雜散電流的影響，當鋼質(zhì)管道投產(chǎn)4個月到5個月后，鋼質(zhì)管道就會出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象。想要降低雜散電流對油氣管道的影響，不僅需要減少雜散電流的外來原因，還需要對管道系統(tǒng)實施排流保護，借助具有絕緣性的金屬電纜將排流設(shè)備與被保護的金屬管道連接到一起，將雜流點引導(dǎo)回歸電線或者是鐵軌上。

2.2.2 交流電腐蝕與防護

通常情況下，交流電比直流電對油氣管道的影響小，在交流電的作用下鋼鐵腐蝕率是直流電作用下鋼鐵腐蝕率的1%。若管道與高壓輸電性平行架設(shè)時，受交變電磁場、靜電場等因素的影響，從管道上對交流電壓與交流電流做出感應(yīng)，充分了解交流電壓與交流電流對管道所帶來的影響。

3 總結(jié)

綜上所述，因自動化系統(tǒng)能夠根據(jù)石油管道泄露、管道腐蝕等現(xiàn)象做出相應(yīng)的信息報警處理以及故障定位處理，通過操作人員的實地核實，有效提升油氣管道管理的科學(xué)性、準確性與可靠性，最大限度降低硬件設(shè)施的投入量，為資源節(jié)約、環(huán)境保護提供可靠保證，具有較高的經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益。

參考文獻：

[1]李海娜，吳家勇，袁瑞娟，等.輸油管道非計劃停輸故障原因及改進措施[J].油氣儲運，2018，37（10）：1196-1200.

[2]王懷義，楊喜良.長輸油氣管道自動化技術(shù)發(fā)展趨勢探討[J].石油工程建設(shè)，2016，42（05）：1-5.