输油管线阴极保护远程监控系统研究与应用

2021-06-02高宝元高诗惠

石油化工自动化 2021年3期

高宝元，高诗惠

(1. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院，陕西西安 710018；2. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安 710018)

目前长庆油田主要依靠长距离埋地输油管线来输送原油，土壤对输油管道有着不同程度的腐蚀性。输油管线虽然采用了外防腐层保护，但因各种原因，近几年腐蚀严重，时常发生管线漏泄油情况，不仅造成环境污染，还会发生安全事故。输油管线阴极保护措施是延长使用寿命、减少输油管线运行故障的有效手段[1]。为此，研发了输油管线阴极保护远程监控系统[2]，实现了对输油管线阴极保护，防止了腐蚀。而且不需要人员全天定时巡检，在值班室就能实现阴极保护数据记录、设备操控和恒电位控制，收到了良好的经济效益。

1 阴极保护远程监控系统

1.1 系统构成

输油管线阴极保护远程监控系统由阴极保护在线监控柜和远程监控中心两部分组成[3]。

输油管线阴极保护远程监控系统工作原理如图1所示。阴极保护在线监控柜的电源负极与输油管线连接，电源正极与阳极井连接，通过大地构成输油管线阴极保护回路。

1.2 阴极保护远程在线监控柜设计

输油管线阴极保护远程在线监控柜构架如图2所示。主要由直流恒电源、监控阴极保护智能电流表、智能电压表、智能电位表和远程控制终端(RTU)模块五部分组成[4]并集成在一个柜体内，各部分布置安装合理有效，方便操作。

直流恒电源由可调式开关电源组成，根据输油管线阴极保护的需要，可以输出连续调控的恒定直流电压和电流，运行效率高。智能监控仪表用于就地显示阴极保护电流、电压和电位值，并通过RS-485接口将采集的阴极保护电流、电压和电位值数据上传至远程控制终端(RTU)模块；RTU模块再将接收到的阴极保护电流、电压和电位值数据通过专用网络上传到监控中心内，实现远程监控，达到输油管线长期不被腐蚀安全高效运行的目的[5]。

图1 输油管线阴极保护远程监控系统组成示意

图2 输油管线阴极保护远程在线监控柜架构示意

智能电流表串联电连接在直流恒电源和输油管线套管之间，监控阴极保护电流；智能电压表并联电连接在直流恒电源电压输出端，监控输油管线阴极保护电压；智能电位表电连接在直流恒电源负极和输油管线套管，监控输油管线阴极保护电位，将电流表、电压表及电位表数据通过RS-485接口上传到RTU模块上的采集输入口，并将采集数据上传[6]。

RTU模块是将CPU，模拟量输入，开关量输入，开关量输出，通信口等高度集成在一起的模块。具有集成程度高、稳定可靠、完全满足野外使用要求等特点。RTU模块通过无线方式将阴极保护电流、电压和电位数值实时上传到远程控制中心，实现无人值守，保证了阴极保护系统控制参数的真实性，提高阴极保护运行效率，提升了监控安全的能力，符合油田发展的需求[7]。

1.3 阴极保护远程监控中心

阴极保护远程监控中心框架如图3所示。主要由RTU模块、油田专用光纤、数字化无线网络、防火墙、监控交换机以及控制终端等部分组成。远程监控柜发送的电流、电压以及电位数据，被RTU模块所接收；采集后的数据通过油田专用光纤传输至数字化无线网络；用以接收并处理数字化无线网络传输的电流、电压和电位数据，进行监控分析，识别出有效数据，采用防火墙过滤和屏蔽非法数据；将防火墙处理后的电流和电压数据通过不同网线上传至监控交换机；由监控交换机处理后的数据，发送至远程启停阴极保护的控制终端[8]。