阴极保护技术在港西油田的应用

[摘 要]港西油田地处渤海之滨，土质属盐碱土，土壤含水、含盐量高、潮湿度大、电阻率低（≤5Ω·m），挂片试验腐蚀速率在0.18-0.39mm/a，最高的地方达到2.1mm/a，属于腐蚀较严重的地区。根据目前管线资料分析，近三年单井集输管线腐蚀穿孔253次（处）。应用阴极保护可以控制腐蚀速降到0.1mm/a 以下，减少管线的腐蚀穿孔。

[关键词]阴极保护 港西油田 腐蚀 管线 电位差

中图分类号：TG174.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）41-0024-01

港西油田截至到目前，共建成19个阴极保护站，三处牺牲阳极保护，保护油井套管177口、集管线172.9Km、储罐19具。19个保护站分别是44站、21站、西二联等阴极保护，其中在西一转、西二联、西三转阴极保护系统中，共有三具储罐是牺牲阳极保护。19个保护站分别建于1992年到2007年。共有恒电位仪37台，其中19台在运行，18台在备用，恒电位仪完好率100%；19个保护站，共布设57组阳极地床，目前全部正常运行，阳极地床在线运行率100%。

1、阴极保护应用现状

目前港西油田19个保护站，应用的是区域阴极保护；16具储罐应用了外加电流阴极保护；7个保护站、27组阳极地床应用深井阳极地床；两个区域应用了报废井套管阳极地床技术；11个保护站安装应用了阳极地床发生电流量分流监测，共计监测27组阳极地床；4条输油管线应用野外多点阴极保护，延长管线保护5Km，达到了4条输油管线全部保护的目的；两个区域保护应用了“反电位法”阴极保护技术，解决了多年来通电点电位过高，边远地方欠保护无法处理的问题，实现了该区域中所有油井及管线的全部保护；7个保护站应用安装了阴极保护远程传输、调控、监测技术；模拟油井套管深部电位测试、整合形成的大区阴极保护技术，目前正在三个站区域阴极保护试验。

2、阴极保护技术的开发

针对阴极保护系统阳极地床破坏丢失频繁，维护资金缺少，运行管理困难，以及港西油田没长输管线，只有集输管线，而且工艺优化简化后，集输管线与单井及转油站、大站全部构成一个整体的特点，研究开发應用了多项阴极保护技术。

（1）区域性阴极保护技术；

（2）储罐外加电流阴极保护技术；

（3）深井式阳极地床技术；

（4）野外多点阴极保护技术；

（5）应用报废井套管做阳极地床技术；

（6）阳极地床发生电流量分流监测技术；

（7）“反电位法”阴极保护技术；

（8）阴极保护远程传输、调控、监测技术；

（9）模拟油井套管深部电位测试技术；

（10）整合形成的大区阴极保护技术。

这10项阴极保护技术，都是在港西油田最早研究应用的，前四项（1-4）目前已在大港油田推广应用，其余六项已在港西油田逐步实施应用，主要技术就是恒电位仪、阳极地床以及自生电流技术。

3、阴极保护技术应用效果

被保护管线总长172.9Km，其中177口油井单井集输管线，运行3～17年不等，172口油井单井管线没有腐蚀穿孔，有5口井单井集输管腐蚀穿孔，腐蚀穿孔占3%；7条输油管线，运行2～15年不等，没有一条管线腐蚀穿孔；19具储罐运行7～17年不等，17具没有腐蚀穿孔，腐蚀穿孔占11%。

3.1 深井式阳极地床技术的应用

它由钢制导管、筛管、阳极棒组成，纵向布设，深30-100米。与浅式阳极地床相比。该项技术工艺，阳极棒是直接埋入土壤中，横向布设，深0.7～1.0米。

深井式阳极地床在30米以下，很难被挖出来。浅式阳极地床深0.5～0.7米，挖出来是容易的，因此浅式阳极地床经常遭破坏丢失，应用以前每年至少有3组（次）遭到老乡的破坏丢失。应用的27组深井式阳极地床，运行了半年以上，从未发生破坏丢失的现象。根据测试的保护电位得知，深井式阳极地床发生的电流量辅射距离、保护面积，是浅式阳极地床的3-5倍，保护效果好。

在西二联区域，应用了两口报废井套管做阳极地床，实现了22.3Km管线、8口油井套管的阴极保护，它至少代替了8组专用材料的阳极地床，节省投资40万元（每组阳极地床5万元）。报废井套管深1000多米，发生的电流量辅射远、保护面积大，能防干扰和屏蔽，是专用材料的阳极地床无法比的。

3.2 阴极保护管线的效果

相同的管线，有保护的使用10年以上没有发生腐蚀穿孔。没有保护的管线使用2到5年就开始腐蚀穿孔。

3.3 阴极保护试片应用

试片采用耐腐蚀的16Mn钢，表面光洁度Ra1.6μm，外形尺寸是100×50×5mm，左（右）上角打上编号。

A：埋设试验之前的试片：

表面光洁平滑，可以看出车床车过的轮廓，右上角的编码均看得清楚。

B：试验半年的试片：

试验时间是：半年，试验地点：西三转站内。通电保护试片与没有通电保护的试片对比，没有通电的试片已出现锈迹，通电保护的试片清理后表面仍很光亮，且右上角的编码看的清楚。

C：试验一年的试片

试验时间：一年，试验地点：西二联站外通电保护试片与没有通电保护的试片对比，没有通电的试片清理后发现已腐蚀严重；通电保护的试片清理后表面仍很光亮，且右上角的编码看的清楚。

D：试验两年的试片

试验时间是：两年，试验地点：44站站内。通电保护试片与没有通电保护的试片对比，没有通电的试片清理后发现已腐蚀严重，表面凹凸不平；通电保护的试片清理后表面仍很光亮，且右上角的编码看的清楚。

通过上述四组试片的比较可以看出，通电保护的试片两年，表面还是光洁平滑的，而且还有一定的亮度。没有通电保护的试片，半年之后，表面已看不出光洁度，并且开始出现腐蚀的坑点。

没有通电保护试片的结果：半年之内的试片，表面没有光洁、局部有腐蚀的坑点。一年之后的试片，表面全部被腐蚀成了麻坑，平均腐蚀深度约0.5mm，两年之后的试片，表面腐蚀的深度平均达到1.0mm，最大的坑深可达到2个多毫米。比较可以看出，有无阴极保护的效果，显而易见。

4、单井管线腐蚀穿孔的原因

（1）穿孔位置在沟边和入地部位，此处是阴极保护，保护不上的地方，因保护电流是通过土壤介质传导的，没有介质或介质松散保护电流不能辅射，而且此处还是形成氧浓差最大的地方，氧浓差腐蚀是较严重的，如果防腐层破损，很容易形成氧浓腐蚀。

（2）根据《腐蚀与防护现状》调查发现，在阴极保护下的管线，发生的腐蚀穿孔，90%以上都在架空处和出地表、入地表的结合部位。

由于取土，把大部分管线防腐层破坏，同时部分管段还泡在水中，使保护电流严重漏失，管线失去保护。该段管线目前早已移位。

5、建议及认识

（1）、经常与有保护站的井组结合，了解被保护管线、恒电位仪、阳极地床的运行；

（2）、架空管线实施保温形成严重的水蒸汽腐蚀，针对架空管线先进行沥青防腐再进行保温；

（3）、污水、高温作用对罐内腐蚀很严重，对储罐内部进行阴极保护技术非常必要；

（4）、对所有阳极地床，安装阳极地床发生电流量分流监测，保证阳极地床在线运行率不低于90%。

参考文献

[1] 李胜彪；宝浪油田含油污水腐蚀行为的研究[J]；材料保护；2004年07期

[2] 翁永基，李相怡；埋地管道阴极保护电位IR降评估方法的研究[J]；腐蚀科学与防护技术；2004年06期

作者简介

苗苗，女，出生于1982年3月，于2005年7月毕业于西安石油大学油气储运工程专业，获得工学学士学位。现在大港油田公司第五采油厂工艺研究所任主任工程师。长期从事地面工艺研究工作。endprint