集氣管線陰極保護失效分析及解決措施

劉海祿 張國虎 張勝利 黃春蓉 王 非中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司, 四川 成都 610041

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集氣管線陰極保護失效分析及解決措施

劉海祿 張國虎 張勝利 黃春蓉 王 非
中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司, 四川 成都 610041

為了解決某氣田在投產后集氣管道保護電位下降,達不到陰極保護要求的問題,須找出導致保護電位下降的原因,并采取有針對性的解決措施。采用PCM對集氣管道進行測試,找到漏電點出現在集氣站的絕緣接頭上，因絕緣接頭暫時無法更換,漏電問題無法解決,通過將集氣管道納入集氣站區域性陰極保護系統的方式,使集氣管道達到陰極保護要求。因此,當線路陰極保護系統出現問題,如絕緣接頭失效、陰極保護系統相互干擾,可將線路管道納入站場區域性陰極保護系統。

集氣管線;絕緣接頭失效;區域性陰極保護;干擾

0 前言

由于站內外陰極保護系統所需保護電流及保護對象等存在較大差異,常采用絕緣接頭將站內外管道的陰極保護電流隔離,即站內外各自采用獨立的陰極保護系統。但是,當絕緣接頭出現故障,無法起到絕緣效果時,線路陰極保護系統與站場陰極保護系統就會連通,一般是線路陰極保護系統出現異常,得不到保護[1-4]。

某集氣站內共設置2套陰極保護系統,其中1套為站外線路陰極保護系統,采用1臺多路輸出電源設備、1口深井陽極地床,保護18條采氣管線和1條集氣管道;另1套為站內區域性陰極保護系統,采用1臺多路輸出電源設備、1口深井陽極地床及80支淺埋輔助陽極,保護集氣站內埋地管道。氣田投產前,線路陰極保護系統和站內區域性陰極保護系統都調試到正常狀態,氣田投產一段時間后,集氣管道的保護電位急劇下降,達不到保護效果。

1 集氣管道陰極保護失效原因

氣田投產前,站外陰極保護系統電位正常，數據見表1。

表1 氣田投產前站外陰極保護系統電位數據

輸出電壓/V輸出電流/A通電點電位/mV0 90 09-1245

氣田投運后,在測試管線上的電位時發現:第一個測試樁(距離集氣站約200 m)測得的保護電位為-850 mV,管道末端測得的保護電位為-650 mV,而此時設備上顯示的集氣管道通電點處的保護電位為-1 150 mV。

從數據上看,通電點處的保護電位-1 150 mV屬正常范圍,但是管道末端的保護電位-650 mV很低,接近自然電位。在現場發現集氣管道的通電點離站內淺埋輔助陽極地床的距離較近(<2 m),因此,通電點的電位很可能受到集氣站內區域性陰極保護的輔助陽極地床的影響[5-6]。為消除區域性陰極保護對集氣管道的干擾影響,將區域性陰極保護的電源設備關閉,此時集氣管道通電點電位迅速下降為 -650 mV,如果再將區域性陰極保護的電源設備開啟,集氣管道通電點電位迅速升高到 -1 150 mV。由此可以斷定,集氣管道通電點附近埋設的輔助陽極對集氣管道通電點電位造成了干擾。

干擾原理:輔助陽極地床的陽極電壓錐使其附近土壤的電位升高，超過遠方土壤中的電位,由于集氣管道通電點的參比電極與輔助陽極距離較近,處于輔助陽極地床的陽極電壓錐影響范圍內,造成集氣管道通電點的電位比實際電位偏高[7-10]。

在關閉區域性陰極保護電源設備的情況下,對集氣管道的陰極保護電源設備進行調試,調試結果見表2。

表2 集氣管道的陰極保護電源調試數據

設備輸出電流/A通電點電位/mV0 5-6501 5-7652 5-7824-8004 5-808

首先采用PCM的發射機在集氣站附近的集氣管道上施加1 A的電流信號,接收機在站外的集氣管道上測得的信號值僅為540 mA。改變發射機的發射電流大小,測得絕緣接頭兩側的信號數據見表3。

表3 絕緣接頭兩側的信號數據

發射機發射的電流信號/A絕緣接頭集氣站側的電流信號/A絕緣接頭線路側的電流信號/A0000 10 080 080 30 2320 24110 6600 658

從表3可看出,位于集氣站內的集氣管道上的絕緣接頭幾乎未起到任何絕緣作用,導致了集氣站內區域性陰極保護系統與集氣管道的線路陰極保護系統相互連通,造成集氣管道的保護電位無法達到陰極保護要求。由此可見,位于站內集氣管道上的絕緣接頭失效,造成集氣管線陰極保護失效。

絕緣接頭失效有兩種可能性。第一種,絕緣接頭內部的絕緣組件損壞導致絕緣接頭失效;第二種,絕緣接頭內部有積液(集氣管道內輸送的介質為濕氣)導電,導致絕緣接頭失效。由于氣田處于開采運行期,暫時無法對絕緣接頭進行徹底檢查,因此,具體何種原因導致絕緣接頭失效,無法確定。

2 解決措施

由于氣田處于開采運行期,暫時無法停產檢查或更換絕緣接頭,因此,只能在集氣站與集氣管道電連通的情況下,解決集氣管道的陰極保護問題。

由于集氣管道無法與集氣站進行電隔離,所以集氣管道無法進行單獨的陰極保護,因此,將集氣管道納入集氣站的陰極保護系統。將集氣管道的陰極電纜及參比電纜改接在集氣站區域性陰極保護電源設備第5路的相應端子上,陽極采用區域性陰極保護的深井陽極地床,再對集氣站內區域性陰極保護的其余各路進行相應調整。

在集氣管道納入集氣站區域性陰極保護系統后,測試集氣管道上各點的保護電位,測試結果見表4。

表4 集氣管道各點保護電位

測試位置通電電位/V斷電電位/V集氣站通電點-1 66-1 1中間閥室1-1 56-1 06中間閥室2-1 25-0 93集氣管道末端-0 94-0 850

由表4可看出,集氣管道上的保護電位滿足保護要求。

3 結論

a)為便于陰極保護系統的運行及維護,線路管道陰極保護系統應與站場區域性陰極保護系統進行有效電隔離。

b)當線路管道陰極保護系統與站場區域性陰極保護系統無法進行有效的電隔離時,可考慮將線路管道納入站場區域性陰極保護系統。

c)在輸送濕氣的管道上安裝絕緣接頭時,應將絕緣接頭安裝在管道位置較高的地方,以免絕緣接頭內部積液導致絕緣失效。

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2014-12- 25

中國石油天然氣集團公司重點工程資助項目(Z 2012-10)

劉海祿(1979-)，男，四川遂寧人，工程師，學士，主要從事石油天然氣管道防腐層及陰極保護研究與設計工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.04.015