簡論降低埋地管道腐蝕穿孔頻率的方法

李亢（第七采油廠規(guī)劃設計研究所，黑龍江 大慶163517）

1 埋地管道腐蝕與陰極保護技術

在油田的原油生產(chǎn)過程中，油氣集輸、油田注水等主要生產(chǎn)工藝大部分是通過各類埋地金屬及非金屬管道來完成的，其中金屬管道占70-80%。由于金屬管道材質及所處環(huán)境介質的影響，金屬管道（大部分為鋼質管道）常常受到腐蝕，鋼管是由鐵—碳合金組成，兩者存在電位差，加之土壤中的電解質與管線本身形成的導體，就構成了金屬腐蝕的原電池。

1.1 針對腐蝕原電池的陰極保護技術

如果能夠抑制金屬失去電子變成離子的電化學反應，或者將金屬埋地管線作為陰極，將更活潑的金屬作為犧牲陽極，那么就會大大的減緩埋地管道的腐蝕作用。陰極保護就是基于腐蝕電化學原理而發(fā)展起來的控制技術。它可以從外部對被保護金屬結構物施加陰極性電流，通過陰極極化使被保護金屬的電極電位負移至某個保護電位范圍，從而抑阻金屬結構物的電化學腐蝕。所以應用外加電流和犧牲陽極這兩種陰極保護技術，可以有效的保護埋地金屬管道，從而降低由于埋地管道腐蝕穿孔引起的損耗。

2 陰極保護經(jīng)濟效果探究

2.1 埋地腐蝕試片陰極保護試驗

選取材質與埋地管道相同的腐蝕試片一對，以300mm間距成對埋設，一片與埋地管線相連并施加陰極保護，另一片不相連。稱重精度為0.01克。由下列公式計算試片的腐蝕速率和保護度。其中：

式中:G1——無陰極保護試片的失重，g

G2——有陰極保護試片的失重，g

S1——無陰極保護試片的面積，cm2

S2——有陰極保護試片的面積，cm2

式中:V——試片平均腐蝕速率，mm/a

G——試片失重，g

A——試片暴露面積，cm2

t——試片埋設時間，d

d——試片密度，取值7.8g/cm3

埋地腐蝕試片陰極保護試驗結果表

未保護腐蝕試片的平均腐蝕速率為0.62mm/a，受保護腐蝕試片的平均腐蝕速率僅有0.04mm/a，保護度達到92.8%

2.2 陰極保護經(jīng)濟效益分析

通過對葡A轉油站所轄82口油井的60.8km集輸和摻水管線進行陰極保護，得出以下結論：實施陰極保護前，該站埋地管道年平均穿孔次數(shù)為76次，腐蝕穿孔頻率1.25次/km·a。實施陰極保護一年內，該站埋地管道穿孔9次，腐蝕穿孔頻率0.15次/km·a。當年減少原油損失100.5t，（油管線每年減少穿孔67次，按每次1.5t計算），挽回直接經(jīng)濟損失40.2萬元（原油價格按4000元/噸計算），節(jié)約管道維修費用13.4萬元（按2000元/次計算）。依照陰極保護系統(tǒng)20年的使用年限，可減少損失（40.2＋13.4）×20=1072萬元。

通過埋地腐蝕試片陰極保護試驗可知，如果強腐蝕地區(qū)的埋地管道沒有陰極保護，以平均腐蝕速率0.62mm/a的速度，壁厚為4.5mm（公稱直徑φ76）的鋼質集輸管道經(jīng)過7年就會大面積腐蝕穿孔，急需更換管線。對強腐蝕地區(qū)套管應用陰極保護后，套管平均腐蝕速率為0.04mm/a，在20年的保護期內僅被腐蝕0.8mm，埋地管道仍然可以繼續(xù)使用。如果在20年內減少更換管道2次，每次更換費用計φ76為30.4km×12.5萬元/km=380萬元，φ60-30.4km×10萬元/km=304萬元，則兩次共計1368萬元。

上述兩項合計產(chǎn)生經(jīng)濟效益2440萬元。陰極保護裝置投入為100萬元，投入產(chǎn)出比為1：24，經(jīng)濟效果顯著。

3 結語

該項技術實現(xiàn)了對埋地管道的一體防護，降低了腐蝕穿孔速率，減少了由于埋地管道腐蝕穿孔造成的原油損耗和環(huán)境污染，節(jié)約了維修和更換管道的費用，降低了原油開采成本和能耗。由于腐蝕穿孔頻率降低，埋地管道工作平穩(wěn)，減少了工人的勞動強度，延長了埋地管道的使用年限，提高了經(jīng)濟效益。