集氣管線陰極保護(hù)失效分析及解決措施

劉海祿 張國(guó)虎 張勝利 黃春蓉 王 非中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司, 四川 成都 610041

?

集氣管線陰極保護(hù)失效分析及解決措施

劉海祿 張國(guó)虎 張勝利 黃春蓉 王 非
中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司, 四川 成都 610041

為了解決某氣田在投產(chǎn)后集氣管道保護(hù)電位下降,達(dá)不到陰極保護(hù)要求的問題,須找出導(dǎo)致保護(hù)電位下降的原因,并采取有針對(duì)性的解決措施。采用PCM對(duì)集氣管道進(jìn)行測(cè)試,找到漏電點(diǎn)出現(xiàn)在集氣站的絕緣接頭上，因絕緣接頭暫時(shí)無法更換,漏電問題無法解決,通過將集氣管道納入集氣站區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)的方式,使集氣管道達(dá)到陰極保護(hù)要求。因此,當(dāng)線路陰極保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題,如絕緣接頭失效、陰極保護(hù)系統(tǒng)相互干擾,可將線路管道納入站場(chǎng)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)。

集氣管線;絕緣接頭失效;區(qū)域性陰極保護(hù);干擾

0 前言

由于站內(nèi)外陰極保護(hù)系統(tǒng)所需保護(hù)電流及保護(hù)對(duì)象等存在較大差異,常采用絕緣接頭將站內(nèi)外管道的陰極保護(hù)電流隔離,即站內(nèi)外各自采用獨(dú)立的陰極保護(hù)系統(tǒng)。但是,當(dāng)絕緣接頭出現(xiàn)故障,無法起到絕緣效果時(shí),線路陰極保護(hù)系統(tǒng)與站場(chǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)就會(huì)連通,一般是線路陰極保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)異常,得不到保護(hù)[1-4]。

某集氣站內(nèi)共設(shè)置2套陰極保護(hù)系統(tǒng),其中1套為站外線路陰極保護(hù)系統(tǒng),采用1臺(tái)多路輸出電源設(shè)備、1口深井陽(yáng)極地床,保護(hù)18條采氣管線和1條集氣管道;另1套為站內(nèi)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng),采用1臺(tái)多路輸出電源設(shè)備、1口深井陽(yáng)極地床及80支淺埋輔助陽(yáng)極,保護(hù)集氣站內(nèi)埋地管道。氣田投產(chǎn)前,線路陰極保護(hù)系統(tǒng)和站內(nèi)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)都調(diào)試到正常狀態(tài),氣田投產(chǎn)一段時(shí)間后,集氣管道的保護(hù)電位急劇下降,達(dá)不到保護(hù)效果。

1 集氣管道陰極保護(hù)失效原因

氣田投產(chǎn)前,站外陰極保護(hù)系統(tǒng)電位正常，數(shù)據(jù)見表1。

表1 氣田投產(chǎn)前站外陰極保護(hù)系統(tǒng)電位數(shù)據(jù)

輸出電壓/V輸出電流/A通電點(diǎn)電位/mV0 90 09-1245

氣田投運(yùn)后,在測(cè)試管線上的電位時(shí)發(fā)現(xiàn):第一個(gè)測(cè)試樁(距離集氣站約200 m)測(cè)得的保護(hù)電位為-850 mV,管道末端測(cè)得的保護(hù)電位為-650 mV,而此時(shí)設(shè)備上顯示的集氣管道通電點(diǎn)處的保護(hù)電位為-1 150 mV。

從數(shù)據(jù)上看,通電點(diǎn)處的保護(hù)電位-1 150 mV屬正常范圍,但是管道末端的保護(hù)電位-650 mV很低,接近自然電位。在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)集氣管道的通電點(diǎn)離站內(nèi)淺埋輔助陽(yáng)極地床的距離較近(<2 m),因此,通電點(diǎn)的電位很可能受到集氣站內(nèi)區(qū)域性陰極保護(hù)的輔助陽(yáng)極地床的影響[5-6]。為消除區(qū)域性陰極保護(hù)對(duì)集氣管道的干擾影響,將區(qū)域性陰極保護(hù)的電源設(shè)備關(guān)閉,此時(shí)集氣管道通電點(diǎn)電位迅速下降為 -650 mV,如果再將區(qū)域性陰極保護(hù)的電源設(shè)備開啟,集氣管道通電點(diǎn)電位迅速升高到 -1 150 mV。由此可以斷定,集氣管道通電點(diǎn)附近埋設(shè)的輔助陽(yáng)極對(duì)集氣管道通電點(diǎn)電位造成了干擾。

干擾原理:輔助陽(yáng)極地床的陽(yáng)極電壓錐使其附近土壤的電位升高，超過遠(yuǎn)方土壤中的電位,由于集氣管道通電點(diǎn)的參比電極與輔助陽(yáng)極距離較近,處于輔助陽(yáng)極地床的陽(yáng)極電壓錐影響范圍內(nèi),造成集氣管道通電點(diǎn)的電位比實(shí)際電位偏高[7-10]。

在關(guān)閉區(qū)域性陰極保護(hù)電源設(shè)備的情況下,對(duì)集氣管道的陰極保護(hù)電源設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試結(jié)果見表2。

表2 集氣管道的陰極保護(hù)電源調(diào)試數(shù)據(jù)

設(shè)備輸出電流/A通電點(diǎn)電位/mV0 5-6501 5-7652 5-7824-8004 5-808

首先采用PCM的發(fā)射機(jī)在集氣站附近的集氣管道上施加1 A的電流信號(hào),接收機(jī)在站外的集氣管道上測(cè)得的信號(hào)值僅為540 mA。改變發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流大小,測(cè)得絕緣接頭兩側(cè)的信號(hào)數(shù)據(jù)見表3。

表3 絕緣接頭兩側(cè)的信號(hào)數(shù)據(jù)

發(fā)射機(jī)發(fā)射的電流信號(hào)/A絕緣接頭集氣站側(cè)的電流信號(hào)/A絕緣接頭線路側(cè)的電流信號(hào)/A0000 10 080 080 30 2320 24110 6600 658

從表3可看出,位于集氣站內(nèi)的集氣管道上的絕緣接頭幾乎未起到任何絕緣作用,導(dǎo)致了集氣站內(nèi)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)與集氣管道的線路陰極保護(hù)系統(tǒng)相互連通,造成集氣管道的保護(hù)電位無法達(dá)到陰極保護(hù)要求。由此可見,位于站內(nèi)集氣管道上的絕緣接頭失效,造成集氣管線陰極保護(hù)失效。

絕緣接頭失效有兩種可能性。第一種,絕緣接頭內(nèi)部的絕緣組件損壞導(dǎo)致絕緣接頭失效;第二種,絕緣接頭內(nèi)部有積液(集氣管道內(nèi)輸送的介質(zhì)為濕氣)導(dǎo)電,導(dǎo)致絕緣接頭失效。由于氣田處于開采運(yùn)行期,暫時(shí)無法對(duì)絕緣接頭進(jìn)行徹底檢查,因此,具體何種原因?qū)е陆^緣接頭失效,無法確定。

2 解決措施

由于氣田處于開采運(yùn)行期,暫時(shí)無法停產(chǎn)檢查或更換絕緣接頭,因此,只能在集氣站與集氣管道電連通的情況下,解決集氣管道的陰極保護(hù)問題。

由于集氣管道無法與集氣站進(jìn)行電隔離,所以集氣管道無法進(jìn)行單獨(dú)的陰極保護(hù),因此,將集氣管道納入集氣站的陰極保護(hù)系統(tǒng)。將集氣管道的陰極電纜及參比電纜改接在集氣站區(qū)域性陰極保護(hù)電源設(shè)備第5路的相應(yīng)端子上,陽(yáng)極采用區(qū)域性陰極保護(hù)的深井陽(yáng)極地床,再對(duì)集氣站內(nèi)區(qū)域性陰極保護(hù)的其余各路進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

在集氣管道納入集氣站區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)后,測(cè)試集氣管道上各點(diǎn)的保護(hù)電位,測(cè)試結(jié)果見表4。

表4 集氣管道各點(diǎn)保護(hù)電位

測(cè)試位置通電電位/V斷電電位/V集氣站通電點(diǎn)-1 66-1 1中間閥室1-1 56-1 06中間閥室2-1 25-0 93集氣管道末端-0 94-0 850

由表4可看出,集氣管道上的保護(hù)電位滿足保護(hù)要求。

3 結(jié)論

a)為便于陰極保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù),線路管道陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)與站場(chǎng)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行有效電隔離。

b)當(dāng)線路管道陰極保護(hù)系統(tǒng)與站場(chǎng)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)無法進(jìn)行有效的電隔離時(shí),可考慮將線路管道納入站場(chǎng)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)。

c)在輸送濕氣的管道上安裝絕緣接頭時(shí),應(yīng)將絕緣接頭安裝在管道位置較高的地方,以免絕緣接頭內(nèi)部積液導(dǎo)致絕緣失效。

[1] 熊金根,李嵐鑫,孫冰冰.工藝管網(wǎng)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)干擾問題的檢測(cè)及處理[J].石油工程建設(shè),2013,39(5):46-49. Xiong Jingen,Li Lanxin,Sun Bingbing.Interference Detection and Treatment of Regional Cathodic Protection of Process Pipeline Network[J].Petroleum Engineering Construction,2013,39(5):46-49.

[2] 汪海波,楊 鑫,楊朝輝,等.石油化工企業(yè)埋地鋼管道區(qū)域性陰極保護(hù)技術(shù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù),2011,28(4):20-21. Wang Haibo,Yang Xin,Yang Chaohui,et al.Cathodic Protection Technology for Buried Steel Pipeline Networks in Petrochemical Plants[J].Corrosion & Protection in Petrochemical Industry,2011,28(4):20-21.

[3] 李海坤,謝 濤,王 穎,等.區(qū)域陰極保護(hù)實(shí)踐與分析[J].天然氣與石油,2013,31(2):73-75. Li Haikun,Xie Tao,Wang Ying,et al.Practice and Analysis of Local Cathodic Protection [J].Natural Gas and Oil,2013,31(2):73-75.

[4] 黃留群.國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸油氣管道站場(chǎng)區(qū)域陰極保護(hù)技術(shù)概況[J].防腐保溫技術(shù),2009,17(3):20-25. Huang Liuqun.Survey of Regional Cathodic Protection in Domestic Long Distance Oil and Gas Pipeline Stations[J].Anticorrosion & Insulation Technology,2009,17(3):20-25.

[5] 李 浩.杭甬線輸氣管道工程防腐專業(yè)的設(shè)計(jì)與施工[J].天然氣與石油,2008,26(2):1-3. Li Hao.Anti-corrosion Design and Construction of Hang-Yong Gas Pipeline[J].Natural Gas and Oil,2008,26(2):1-3.

[6] 王芷芳,段 蔚,李夏喜.有關(guān)深井陽(yáng)極的幾個(gè)問題[J].腐蝕與防護(hù),2004,25(11):480-482. Wang Zhifang,Duan Wei,Li Xiaxi.Several Issues in Deep-well Anodes for Cathodic Protection[J].Corrosion & Protection,2004,25(11):480-482.

[7] 劉海祿,張國(guó)虎,宋凌燕.深井陽(yáng)極地床干擾范圍影響因素分析[J].天然氣與石油,2013,31(6):76-78. Liu Hailu,Zhang Guohu,Song Lingyan.The Analysis of Influence Factors of Deep Well Anode Groundbed Interference Range [J].Natural Gas and Oil,2013,31(6):76-78.

[8] 貝克曼W v,施文克W,普林茲W.陰極保護(hù)手冊(cè)[M].胡士信，譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005：161-164. Baeckman W v,Schwenk W,Prinz W.Handbook of Cathodic Corrosion Protection[M].Hu Shixin,trans.Beijing:Chemical Industry Press,2005:161-164.

[9] 劉海祿,張國(guó)虎,馬含悅.氣井套管陰極保護(hù)問題的分析及解決[J].天然氣與石油,2014,32(1):26-28. Liu Hailu,Zhang Guohu,Ma Hanyue.Cathodic Protection of Gas Well Casings[J].Natural Gas and Oil,2014,32(1):26-28.

[10] 劉海祿,張國(guó)虎,馬含悅,等.天然氣處理廠陰極保護(hù)投運(yùn)問題分析[J].天然氣與石油,2014,32(3):53-55. Liu Hailu,Zhang Guohu,Ma Hanyue,et al.Analysis on Problems Occurring during Cathodic Protection System Commissioning in Natural Gas Treatment Plant[J].Natural Gas and Oil,2014,32(3):53-55.

2014-12- 25

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重點(diǎn)工程資助項(xiàng)目(Z 2012-10)

劉海祿(1979-)，男，四川遂寧人，工程師，學(xué)士，主要從事石油天然氣管道防腐層及陰極保護(hù)研究與設(shè)計(jì)工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.04.015