自動化技術在油氣管道完整性管理中的應用

裴遠

摘要：隨著社會的不斷發展，油氣管道建設工作日益推進，對輸油管道管理工作重視度越來越高。通過將先進的自動化技術運用到油氣管道管理活動中，實現對傳統油氣管道管理工作的優化與升級，使油氣管道管理具有較強的完整性與系統性，使油氣開發工作朝著自動化、一體化、現代化的方向發展。為此，本文將針對自動化技術在油氣管道完整性進行研究與探討。

關鍵詞：自動化技術;油氣管道;完整性管理

隨著油氣管道建設的不斷發展，長輸管道自動化技術在油氣管道完整性管理中應用日益廣泛，通過對輸油管道進行檢測、監視、控制與管理，為輸油管道在運行過程的穩定性與安全性提供可靠保證。

1 管道泄漏與檢測

1.1 管道泄漏情況

腐蝕是造成油氣管道發生泄漏的主要原因。相關數據顯示：中原油田從1993年到1999年間腐蝕穿孔28012次，平均一年發生5000次，所造成的經濟損失共計5.7億余元;勝利油田腐蝕問題極易加快管道的使用壽命，報廢更換率加快2.5%，平均每年至少更換400多千米的管線才能夠為管道的安全運行提供有利保障。管線長期服役后，受碰撞、腐蝕等因素的影響，必將增加管線的老化速率，導致管線出現裂紋或者是坑蝕現象。隨著腐蝕現象、破損現象、沖擊現象的不斷加大，必將加深裂紋、坑蝕對管線的影響，導致管線出現滲漏現象。

1.2 檢漏原理

管道檢漏技術具有較強的實用性，隨著計算機技術與通信技術的不斷發展，管道檢漏技術得到進一步的提升與優化，全面推動油氣行業的發展與進步。通過將SCADA系統運用到相關數據傳輸系統和主站計算機上，借助預編制軟件或者是預編制程序對數據傳輸系統與主站計算機上的各種信息進行分析與處理，對泄漏管段做出正確的分析與識別，通過對與之相適宜的截斷閥進行操作，做好泄漏問題的控制工作。現如今，管道泄漏檢測技術在實際應用中主要有超聲波檢測法、負壓波檢漏法、動態模型法等。

2 腐蝕檢測與保護系統

2.1 陰極保護基本原理

ISO8004文件將降低腐蝕電位達到對電化學保護的目的行為稱為“陰極保護”。陰極保護是借助外加陰極電流達到金屬陰極極化現象。陰極保護技術在管道防腐工作中的應用，將腐蝕表面陽極與陰極所產生的電位差出去，然后在陰極保護的作用下在陽極與構件之間形成一個電位差，確保陽極所形成的電位小于結構件表面任何位置的電位。此時，結構件成為新腐蝕電池的陰極，陽極能夠對陰極保護產生腐蝕作用，但是不會腐蝕陰極的結構件。

通常情況下，陰極保護主要有兩種形式，一種是犧牲陽極法，另一種是外加電流法。

2.1.1 犧牲陽極法

一種帶有負電位的合金或者是金屬偶接到被保護的金屬管道上，并將合金或者是金屬所在部位作為陽極，構建一個全新的腐蝕電池。因管道上原本所存在的腐蝕電池陽極所擁有的電位比外加犧牲陽極的電位還要正，使整個管道布滿負電荷，依靠負電位金屬的不但溶解對腐蝕介質實施陰階極化處理。

2.1.2 外加電流法

將外加電流電源的負極與被保護金屬連接到一起，將電源正極與輔助陽極連接到一起，借助外部電流對被保護體實施陰極極化處理，將被保護的金屬作為陰極。外加電流法陰極保護系統由直流電源、輔助陽極構以及對保護電位進行控制與檢測的參比電機組成。輔助陽極是指與直流電源正極連接到一起的電位，在電流系統中過程構成一個電流回路。從恒電位陰極保護視角來看，僅用一支參數比對電極進行控制與處理，其余參比電極均用于檢測活動。在恒槽壓法陰極保護與控制電流法運用中，可將參比電極運用到各項監測活動中。

2.2 雜散電流的腐蝕與防護

從自動化技術在油氣管道完整性管理中的實際應用情況來看，雜散電流的腐蝕與防護主要有兩種形式，一種是直流電腐蝕與防護，另一種使交流電腐蝕與防護。

2.2.1 直流電腐蝕與防護

在直流電的環境下，電氣化鐵路與接地為回路的輸電系統在土壤中形成散雜電流，導致與之相鄰的埋地管道出現電化學腐蝕現象。若埋地鋼質管道的管道壁厚度在7毫米到8毫米之間，受雜散電流的影響，當鋼質管道投產4個月到5個月后，鋼質管道就會出現腐蝕穿孔現象。想要降低雜散電流對油氣管道的影響，不僅需要減少雜散電流的外來原因，還需要對管道系統實施排流保護，借助具有絕緣性的金屬電纜將排流設備與被保護的金屬管道連接到一起，將雜流點引導回歸電線或者是鐵軌上。

2.2.2 交流電腐蝕與防護

通常情況下，交流電比直流電對油氣管道的影響小，在交流電的作用下鋼鐵腐蝕率是直流電作用下鋼鐵腐蝕率的1%。若管道與高壓輸電性平行架設時，受交變電磁場、靜電場等因素的影響，從管道上對交流電壓與交流電流做出感應，充分了解交流電壓與交流電流對管道所帶來的影響。

3 總結

綜上所述，因自動化系統能夠根據石油管道泄露、管道腐蝕等現象做出相應的信息報警處理以及故障定位處理，通過操作人員的實地核實，有效提升油氣管道管理的科學性、準確性與可靠性，最大限度降低硬件設施的投入量，為資源節約、環境保護提供可靠保證，具有較高的經濟效益、社會效益以及生態效益。

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