油田管道阴极保护技术现状和趋势分析

2022-03-03杨宝

全面腐蚀控制 2022年10期

杨宝

（大庆油田有限责任公司第二采油厂监督管理中心，黑龙江大庆 163000）

0 引言

能源是国家发展的重要资源，油田资源属于发展重要资源，随着市场对于油田需求量不断增加，传统的油田开采技术已经无法满足市场需要，油田企业要更好的发展，必须不断更新技术，提高技术利用率。油田管道直接关系油田运储是否顺利，但是在实际应用过程中，管道可能会受各类因素影响出现问题，油田管道阴极保护技术是保证油田运输畅通的重要技术。

1 油田管道阴极保护

1.1 阴极保护概念

阴极保护指的是用较低的成本经济减轻地下金属管道腐蚀，延长管道寿命的一种方式。阴极保护的原理为补充数量足够的电子在金属上，避免金属出现电子过剩的问题，保证金属表面各点能够到达同一负电位，这种情况下，金属原子不太可能会因为失去电子变成离子溶入到溶液之中[1]。电子在此时能够成为管道外腐蚀屏障。常用的油田阴极保护技术主要有强制电流保护法和牺牲阳极保护法[2]。

1.2 阴极保护标准

我国油田横跨东西纵贯南北，不同区域地区环境不同，土壤特性同样也不同[3]。当前我国在管道阴极保护使用的主要为-850mVOFF电位准则及100mV极化准则。实践已经证明-850mVOFF电位准则适用于各类土壤环境[4]。如果不满足-850mVOFF电位准则，从不新增阴极保护系统方面考虑，相关区域可以使用100mV极化准则，但是如果温度超过40℃的时候，异种金属偶接及存在交流干扰等情况最好不要使用上述准则[5]。

同时，油田阴极保护过程中要尽可能防止防腐层剥离及氢致开裂等过保护问题出现。

2 油田管道阴极保护技术现状

2.1 阴极保护装备

阴极保护装备主要包括阴极保护电源系统及测量系统。阴极保护电源系统包括电源、阴极地床，测量系统包括沿线测试桩、万用表及参比电极等。我国现很多阴极保护装备还不能测量阴极保护断电电位。但是随着技术不断进步，装备的实用性必然会不断增加。

阴极保护自动测量设备能够对管道电位及交流电压进行实时监测，这样不仅能够有效节约成本，还能够大幅度提高测试的客观性及准确性。阴极保护检查片已经替代了传统的管道桩测试桩。阴极保护检查片能够对管道防腐层漏电进行模拟，继而在检查片瞬间断开的空挡测试电位，这种方法不仅能够测量断电电位，操作和安装起来也相当便利，使管道阴极保护测量技术发展非常迅速，这以技术目前已经被应用到实际的油田管道阴极保护之中。

2.3 阴极保护计算

阴极保护计算在很长一段时间里都不太实际。计算假设阴极保护电流在油田管道表面是均匀分布的。此方法无法计算管道断电电位，也无法计算复杂金属结构、电流分布及阴极保护系统电位。但是近几年来三维技术出现，技术中的数值模拟技术能够被用在管道阴极保护技术之中，阴极保护计算在这种情况下有了新出路。

数值模拟技术能够被用在管道阴极保护技术之中进行阴极保护计算技术首先需要建立一个数值模型，模型需要有多元参量，包括管道、阴极保护系统、管道周边土壤等数据，之后利用极化曲线来设出并解出电场方程，方程解出之后可以得到管道表面极化电位及管道周围的电场分布情况。数值模拟技术能够突破传统技术，使得复杂金属结构阴极保护的计算这一问题被解决，还能够找到金属结构的断电电位。

3 油田管道阴极保护技术发展趋势

3.1 阴极保护及防腐层兼容性评价

阴极保护系统和防腐层系统组成管道腐蚀控制系统。两者互相影响，互为前提。伴随着管道阴极保护技术不断进步，未来阴极保护及防腐层的兼容性会更受到重视。现下3LPE防腐层与阴极保护兼容性中存在的问题主要是：一方面阴极保护系统中电流比较小的时候未必能够保护防腐层漏点；另一方面是如果3LPE防腐层和管道剥离，水管道剥离层中渗入水，防腐层会将阴极保护电流屏蔽，这样管道的保护作用就无法展现出来。

3.2 阴极保护数据模拟

上文已经提到过，数据模拟技术突破了传统技术缺陷，使得管道阴极保护计算找到了新途径未来，数据模拟技术会在油田管道阴极保护中发挥更大的作用：一方面，数据模拟技术能够促使管道阴极保护数值的模拟精度不断提升，最大程度减少模拟数据能够与实际情况之间的误差；另一方面通过数据模拟技术技术人员能够充分发挥计算分析的作用，为管道阴极保护的设计运行提供技术基础。例如在油气站场区域阴极保护中运用数据模拟技术，会得到准确度较高的阴极保护电位及电流分布。