阴极保护技术在集输管道内壁应用的失效原因分析

2021-12-31

全面腐蚀控制 2021年1期

（大庆油田有限责任公司第六采油厂第一油矿，黑龙江大庆 163114）

0 引言

我国油田开采时间不断延长，采出液中的含水量不断增加，部分油田的含水量已经超过了90%以上，采出液中所包含的离子极易对集输管道内壁产生腐蚀作用，所以强化集输管道内壁保护是十分重要的。为改善管道腐蚀情况，大都应用缓蚀剂添加、内衬应用、内涂技术、耐腐蚀材料应用及阴极保护技术进行干预[1]。阴极保护技术可对电化学腐蚀进行规避，其电流保护作用较强，保护的距离相对较长，但是该技术应用中也存在一定的弊端，必须分析其应用失效原因并进行改进，以降低集输管道的腐蚀效果。

1 电流阴极保护技术的应用

根据油田集输管道油田站场保护需求进行电源功率的设计，依据柔极阳性设计情况及电极安装形式，采集技术管道内壁保护电位。这一站场应用过程中，集输管材为20#钢，未采取任何措施进行管道内壁的防腐处理，在应用其时，钛基合金为参比电极，安装形式以直三通开展，MMO钛芯阳极为参比电极，安装以斜三通进行，分析管道是否能够被保护的标准为保护电位范围是否处于-850～1200mV之间，该数据可直接在显示器上进行显示。集输管道内壁采用脉冲电流印记保护系统，初期所应用的保护电位可达到集输管道需求，但是，随着管道运行时间的增加，初期的保护电位会达到对应需求，随着运行周期的增加，保护电位将逐渐无法满足保护需求。分析该现象发生的原因，大都由于技术管道中所输送的介质为油水混合物质，水溶液中所包含的离子数量较多，离子作为导体，在工作中，原油产生电离的难度比较大，无法产生电荷流动，所需导电性能严重不足，在该情况下，电阻率较大。除此以外，由于原油的附着作用比较强，其在参比电极或者阴极表面及阳极中会大量附着，对电流的导通效果产生严重不良影响，无法对阴极保护系统进行真实有效的电位保护。

2 阴极保护技术在集输管道内壁应用的失效的解决

由于在采用脉冲电流阴极保护过程中，集输管道内壁的保护电流想要通过管道，难度较大，所以超声波及电磁技术自洁电极就被广泛应用，其中参比电极及阳极均为疏油亲水材料组成，该电极在应用过程中，依靠自身技术，可对表面的油膜产生自我清除作用，以此实现阴极保护电极作用。新型电极的研制中，应用了亲水/疏油材料进行。

2.1 超声波自洁电极

频率特性属于超声波自洁电极的主要作用，其具有间歇性特征，通过依靠超声频率进行电极的设计，可实现对表面油膜进行清除的作用，其可产生自动对辅助阳极及参比电极的清除效果，以此发挥阴极保护目的。超声波在介质中会发挥热效用，有利于对油水界面膜的强度产生消减作用，缩减介质粘稠度，实现油水分离的目的[2]。此外，超声波机械振动可会产生位移效果，加速油水分离，当前，石油炼化、原油开采及含油污水的处理，均广泛应用了超声波自洁技术。在自洁电极上，依靠机械振动及热效用，可实现自洁效果，将超声换能器在电极安装后，可将电极一端向吸声材料中方式，降低超声对外界的干扰。

2.2 电磁自洁电极

当前，油水分离技术被广泛应用于油水混合液之中，在静态状况下，油水分离的效果会与磁场的加大成正比，在动态情况下，油水分离效果显著更优。依靠电磁场在电极上进行油膜剥离，可将水溶液与电极相接触，实现电流导通效果，并在此基础上进行阴极保护，在工作过程中，输送介质的状态为动态，一旦联通电磁铁，会受到油水导电性能的不同，实现油膜脱落作用，在集输管道及电极中形成回路，实现电流流通目的。

2.3 疏油性材料电极

疏油性材料表面能较低，液体均很难表面附着，其属于图额数性能材料的一种，这一材料为高聚物的一种，无导电性能，可依靠化学气相沉积法及化学镀法进行高聚物的制备，以形成疏油性材料电极，将其在电极制备中应用，使该电极同时具备参比电极和阳极作用，具备疏油性材料应用优势，使其不会被原油附着，实现输油管道内壁的阴极保护效果，降低内壁腐蚀概率[3]。