集气管线阴极保护失效分析及解决措施

刘海禄 张国虎 张胜利 黄春蓉 王 非中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司, 四川 成都 610041



集气管线阴极保护失效分析及解决措施

刘海禄 张国虎 张胜利 黄春蓉 王 非
中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司, 四川 成都 610041

为了解决某气田在投产后集气管道保护电位下降,达不到阴极保护要求的问题,须找出导致保护电位下降的原因,并采取有针对性的解决措施。采用PCM对集气管道进行测试,找到漏电点出现在集气站的绝缘接头上，因绝缘接头暂时无法更换,漏电问题无法解决,通过将集气管道纳入集气站区域性阴极保护系统的方式,使集气管道达到阴极保护要求。因此,当线路阴极保护系统出现问题,如绝缘接头失效、阴极保护系统相互干扰,可将线路管道纳入站场区域性阴极保护系统。

集气管线;绝缘接头失效;区域性阴极保护;干扰

0 前言

由于站内外阴极保护系统所需保护电流及保护对象等存在较大差异,常采用绝缘接头将站内外管道的阴极保护电流隔离,即站内外各自采用独立的阴极保护系统。但是,当绝缘接头出现故障,无法起到绝缘效果时,线路阴极保护系统与站场阴极保护系统就会连通,一般是线路阴极保护系统出现异常,得不到保护[1-4]。

某集气站内共设置2套阴极保护系统,其中1套为站外线路阴极保护系统,采用1台多路输出电源设备、1口深井阳极地床,保护18条采气管线和1条集气管道;另1套为站内区域性阴极保护系统,采用1台多路输出电源设备、1口深井阳极地床及80支浅埋辅助阳极,保护集气站内埋地管道。气田投产前,线路阴极保护系统和站内区域性阴极保护系统都调试到正常状态,气田投产一段时间后,集气管道的保护电位急剧下降,达不到保护效果。

1 集气管道阴极保护失效原因

气田投产前,站外阴极保护系统电位正常，数据见表1。

表1 气田投产前站外阴极保护系统电位数据

输出电压/V输出电流/A通电点电位/mV0 90 09-1245

气田投运后,在测试管线上的电位时发现:第一个测试桩(距离集气站约200 m)测得的保护电位为-850 mV,管道末端测得的保护电位为-650 mV,而此时设备上显示的集气管道通电点处的保护电位为-1 150 mV。

从数据上看,通电点处的保护电位-1 150 mV属正常范围,但是管道末端的保护电位-650 mV很低,接近自然电位。在现场发现集气管道的通电点离站内浅埋辅助阳极地床的距离较近(<2 m),因此,通电点的电位很可能受到集气站内区域性阴极保护的辅助阳极地床的影响[5-6]。为消除区域性阴极保护对集气管道的干扰影响,将区域性阴极保护的电源设备关闭,此时集气管道通电点电位迅速下降为 -650 mV,如果再将区域性阴极保护的电源设备开启,集气管道通电点电位迅速升高到 -1 150 mV。由此可以断定,集气管道通电点附近埋设的辅助阳极对集气管道通电点电位造成了干扰。

干扰原理:辅助阳极地床的阳极电压锥使其附近土壤的电位升高，超过远方土壤中的电位,由于集气管道通电点的参比电极与辅助阳极距离较近,处于辅助阳极地床的阳极电压锥影响范围内,造成集气管道通电点的电位比实际电位偏高[7-10]。

在关闭区域性阴极保护电源设备的情况下,对集气管道的阴极保护电源设备进行调试,调试结果见表2。

表2 集气管道的阴极保护电源调试数据

设备输出电流/A通电点电位/mV0 5-6501 5-7652 5-7824-8004 5-808

首先采用PCM的发射机在集气站附近的集气管道上施加1 A的电流信号,接收机在站外的集气管道上测得的信号值仅为540 mA。改变发射机的发射电流大小,测得绝缘接头两侧的信号数据见表3。

表3 绝缘接头两侧的信号数据

发射机发射的电流信号/A绝缘接头集气站侧的电流信号/A绝缘接头线路侧的电流信号/A0000 10 080 080 30 2320 24110 6600 658

从表3可看出,位于集气站内的集气管道上的绝缘接头几乎未起到任何绝缘作用,导致了集气站内区域性阴极保护系统与集气管道的线路阴极保护系统相互连通,造成集气管道的保护电位无法达到阴极保护要求。由此可见,位于站内集气管道上的绝缘接头失效,造成集气管线阴极保护失效。

绝缘接头失效有两种可能性。第一种,绝缘接头内部的绝缘组件损坏导致绝缘接头失效;第二种,绝缘接头内部有积液(集气管道内输送的介质为湿气)导电,导致绝缘接头失效。由于气田处于开采运行期,暂时无法对绝缘接头进行彻底检查,因此,具体何种原因导致绝缘接头失效,无法确定。

2 解决措施

由于气田处于开采运行期,暂时无法停产检查或更换绝缘接头,因此,只能在集气站与集气管道电连通的情况下,解决集气管道的阴极保护问题。

由于集气管道无法与集气站进行电隔离,所以集气管道无法进行单独的阴极保护,因此,将集气管道纳入集气站的阴极保护系统。将集气管道的阴极电缆及参比电缆改接在集气站区域性阴极保护电源设备第5路的相应端子上,阳极采用区域性阴极保护的深井阳极地床,再对集气站内区域性阴极保护的其余各路进行相应调整。

在集气管道纳入集气站区域性阴极保护系统后,测试集气管道上各点的保护电位,测试结果见表4。

表4 集气管道各点保护电位

测试位置通电电位/V断电电位/V集气站通电点-1 66-1 1中间阀室1-1 56-1 06中间阀室2-1 25-0 93集气管道末端-0 94-0 850

由表4可看出,集气管道上的保护电位满足保护要求。

3 结论

a)为便于阴极保护系统的运行及维护,线路管道阴极保护系统应与站场区域性阴极保护系统进行有效电隔离。

b)当线路管道阴极保护系统与站场区域性阴极保护系统无法进行有效的电隔离时,可考虑将线路管道纳入站场区域性阴极保护系统。

c)在输送湿气的管道上安装绝缘接头时,应将绝缘接头安装在管道位置较高的地方,以免绝缘接头内部积液导致绝缘失效。

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2014-12- 25

中国石油天然气集团公司重点工程资助项目(Z 2012-10)

刘海禄(1979-)，男，四川遂宁人，工程师，学士，主要从事石油天然气管道防腐层及阴极保护研究与设计工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.04.015