阴极保护技术在采油九厂的应用及认识

陈宇

(大庆油田有限责任公司第九采油厂规划设计研究所，黑龙江 大庆 163853)

1 概述

1.1 我厂埋地金属管道概况

采油九厂自1986年投入开发建设至今已经有25年了，油田开发面积已达1.552万平方公里。截止到2010年底，全厂已建埋地金属管道2241.4km。

我厂大部分油田处于中性腐蚀地区，土壤腐蚀性较强。且随着油田开发时间的延长，埋地金属管线腐蚀老化现象日趋严重，管线穿孔现象频繁发生，不但严重影响油田正常生产，而且对环境造成了破坏。据统计，2008、2009年我厂平均年更换腐蚀老化管线为10.25km，2010年更换腐蚀老化管线达到了15.195km，可以说，管线腐蚀问题已严重影响着油田的安全生产。

1.2 我厂在用阴极保护系统现状

从2004年开始，我厂陆续采用强制电流阴极保护的方式对原有阴极保护系统进行恢复建设，目前我厂有阴极保护站15座，阴极保护恒电位仪22台，所保护的管道总长度为834.87km。

2 我厂阴极保护存在的问题及解决措施

根据我厂2010年对全厂在用阴极保护系统的电位检测，依据各阴极保护系统所保护管道的最远端电位值达到-0.85V以下为判断标准。从检测情况来看，现有的阴极保护系统运行情况良好，但也有一部分管道达不到保护要求，另有一小部分管道无法评价。通过这次对阴极保护系统的调查及现场调试过程中暴露出的问题，分析其原因。主要存在着以下几个问题：

2.1 无输出电流

现象：输出显示有电压，无电流，现场进行了调整，系统始终无法正常运行。

原因分析：（1）用万用表的欧姆档测试零位线和阴极线的通断，导通显示时，为阳极线断线。（2）电阻为10Ω以上时确认零位线或阴极线的断线，调换零位线、阴极线接线，机器手动工作，说明阴极线断线。

解决措施：电缆线维护

埋地电缆断线后，可参照埋地电力电缆接头的做法恢复电连接。

2.2 末端电位达不到最小保护电位

现象：阴极保护投入运行一段时间后，有时会出现在规定的保护电位下，输出电流增加，管道保护距离缩短的现象。

原因分析：（1）被保护管道与未被保护管道或金属构筑物有连接。如后期增加支管而未绝缘。（2）管道间各焊接点的绝缘效果不好。（3）绝缘法兰或绝缘接头失效，导致电流流失。

解决措施：电缆线维护

绝缘装置失效或漏电，或由于绝缘零件受损或变质，使绝缘装置不再绝缘或介质中有一些电解质杂质使绝缘装置导通，不再具有绝缘性能，需要做维修或更换。埋入地下的绝缘装置要设绝缘井架空，不得接触水或土壤。若再发现问题，首先要查找漏电点，逐一加以解决。

（1）安装绝缘接头和绝缘法兰维护

绝缘接头的老化或者损坏只能采用更换的方式进行维护。绝缘法兰的维护一般是观察判断绝缘失效位置，采取清理或者更新绝缘垫片、套筒的方式解决。

（2）采用牺牲阳极法降低非保护体电位

由于停产困难的电绝缘失效部位可以考虑应用局部加牺牲阳极的办法维护电绝缘。增加牺牲阳极的数量可参照牺牲阳极设计规范进行局部保护设计。

2.3 电位值测量存在差异

现象：在阴极保护站旁的通电点检测时，所测数值有高于机器显示数值的现象。

原因分析：（1）检测使用参比电极与各通电点处长效参比电极自然电位值存在差异。（2）阳极井与被保护体之间的金属构筑物产生不同电场的影响、不同阴极保护系统之间的影响。（3）各阴极保护站通电点附近的高压线所形成的杂散电流对检测结果有一定影响。

解决措施：长效参比电极维护

从目前油田应用的参比电极形式看，只能采用更换的方式解决长效参比电极失效的问题。首先根据新参比电极说明书的要求，做好参比电极安装准备，然后根据施工的隐蔽工程记录，开挖已经失效的参比电极，断开连接导线，在原位置安装新参比电极，连接导线并进行绝缘处理，最后覆土，外表恢复原貌。

2.4 恒电位仪保险熔断

现象：多台恒电位仪同时投运时，会出现恒电位仪保险熔断现象，更换保险重复投运，则重复熔断。

原因分析：各台恒电位仪将交流输入整流为直流时，各自的直流输出没有直接电气连接，负极用阴极电缆与被钢质管道连接，正极用阳极电缆与各自的辅助阳极连接。在同时投运多台恒电位仪时，出现恒电位仪保险重复熔断现象，其原因只有一种可能，就是至少有一台恒电位仪的正极，误接到了其他恒电位仪的辅助阳极，使两台恒电位仪通过钢质管道而并联，加上各恒电位仪的输出电位并不同步相等，则两台恒电位仪和钢质管道上有短路电流回流，会造成恒电位仪保险熔断现象。

2.5 阳极地床出现的问题

现象：阳极地床失效接地电阻增大，系统效率降低。

原因分析：（1）阴极保护系统的保护体电绝缘失效或搭接非保护设施，造成系统电流增加，阳极消耗加快，此类问题主要集中在场站区域阴极保护系统。一般情况是工艺的改造没有考虑阴极保护系统保护体的电绝缘问题，就是没有考虑安装绝缘接头。早期建设的绝缘法兰失效，也是造成保护电流增加的原因。（2）深井阳极“气阻”，也会使阳极接地电阻增加。（3）阳极腐蚀严重，表面溶解不均匀造成电流障碍。（4）阳极电缆线或阳极接头处的密封与绝缘出现腐蚀或断路，也使阳极无法输出电流。

以上问题都会使阴极保护仪器出现电压升高而保护电流下降的现象。排除办法是维修或更换阳极地床，使阴极保护正常运行。

解决措施：辅助阳极地床维护

以上问题都会使阴极保护仪器出现电压升高而保护电流下降的现象。排除办法是辅助阳极地床接地电阻增大后，分别测试每个阳极体的接地电阻，经过计算后，将接地电阻较大的进行更换，闭孔地床可以采用浅埋阳极体恢复，开孔深井地床可以吊出阳极体，视腐蚀状况进行更新阳极体，使阴极保护正常运行。

2.6 人为破坏因素

由于我厂地处偏远，人为破坏也是造成阴极保护系统损坏的原因。阴极保护设备丢失或被破坏，检测桩也有丢失或电缆线被盗现象。

解决措施：加强在线巡回检查，加大打击偷盗油田物质力度。在有条件时，增设电缆被盗报警仪，从技术上防范偷盗发生。

几点认识

一是需要建立阴极保护系统运行评价及维护管理制度，制定统一的、操作性强的、与生产管理配套的运行评价及维护技术管理规定，并保证能够正确、及时地对系统进行运行评价及维护改造。

二是建议入网设备厂家每半年对我厂在用设备进行现场服务一次，耗资小的配件免费更换，可达到小病既治，确保设备运行时率。

三是要求施工队在竣工资料中增加一项施工平面图，便于对照与设计是否相符，以防偷工减料，随意改线，与交叉工程撞车，也为今后维修提供基建资料，避免维修时遍地找电缆，找测试桩。

[1]GB/T21448-2008，埋地钢质管道阴极保护技术规范.

[2]GB/T21246-2007，埋地钢质管道阴极保护参数测量方法.

[3]胡士信，阴极保护工程手册，北京：化学工业出版社，1999年.

[4]王芷芳，阴极保护设计与运行中常见问题及排除.全面腐蚀控制，2007年12月.

[5]郎明峰，油田工程阴极保护系统调试过程的常见问题及解决办法.科技资讯，2006年.