油田工程陰極保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試過程的典型問題_工程管理

1、油田工程陰極保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試過程的典型問題本文針對(duì)目前我國油田現(xiàn)場采納的陰極愛護(hù)系統(tǒng)，依據(jù)電化學(xué)、電學(xué)等基本原理，剖析油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)工程在調(diào)試過程中消失的典型問題，并提出了相應(yīng)的解決方法，在實(shí)際應(yīng)用中有肯定的有用價(jià)值。一、油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)概述油田工業(yè)是目前人類利用自然資源的主要行業(yè)之一，也是目前推動(dòng)人類進(jìn)展的主要支柱。油田工業(yè)作為煉油工業(yè)的上游工藝企業(yè)，主要進(jìn)行原油的鉆采和儲(chǔ)運(yùn)工作，其中原油儲(chǔ)運(yùn)主要靠鋼質(zhì)儲(chǔ)罐和鋼質(zhì)管道實(shí)現(xiàn)。原油儲(chǔ)罐和管道使用壽命的長短直接關(guān)系到油田工業(yè)能否長期穩(wěn)定和正常生產(chǎn)，也關(guān)系到油田的經(jīng)濟(jì)效益和成本。而原油儲(chǔ)罐和管道的使用壽命主要受電化學(xué)腐蝕的影響，目前解決原油儲(chǔ)罐和管道電

2、化學(xué)腐蝕的主要方法是對(duì)其實(shí)行陰極愛護(hù)措施。陰極愛護(hù)系統(tǒng)在延長油田原油儲(chǔ)罐、管道的使用壽命方面，起著不行替代的巨大作用。油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)通常是犧牲陽極法和強(qiáng)制電流法的綜合應(yīng)用，下面分別對(duì)其主要組成部分進(jìn)行簡要說明：1、恒電位儀：在強(qiáng)制電流法中，給需愛護(hù)金屬體供應(yīng)連續(xù)可調(diào)的陰極愛護(hù)電流。2、幫助陽極：主要有深井陽極和陽極床，在強(qiáng)制電流法中，用來使恒電位儀所供應(yīng)的陰極愛護(hù)電流形成回路。3、犧牲陽極：常用的主要有三大類：鎂基(包括高純鎂)犧牲陽極、鋅基(包括高純鋅)犧牲陽極、鋁基犧牲陽極。主要用于強(qiáng)制電流不宜和不能使用的地方，如鋼質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)等。4、參比電極：是進(jìn)行陰極愛護(hù)系統(tǒng)測量時(shí)的參照極。油田用參比電

3、極的主要種類有：飽和甘汞參比電極(電極構(gòu)成為Hg / HgCL2、飽和KCL)、飽和氯化銀參比電極(電極構(gòu)成為Ag / AgCL2、飽和KCL)、飽和硫酸銅參比電極(電極構(gòu)成為Cu / CuSO4、飽和CuSO4)等。5、電纜：主要有陰極電纜、陽極電纜、接零電纜、均壓電纜、參比電纜、接陰電纜等，主要用于連接陰極愛護(hù)系統(tǒng)的各組成環(huán)節(jié)。6、掌握臺(tái)：主要是對(duì)陰極愛護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理和集中掌握。7、自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)：是陰極愛護(hù)系統(tǒng)的幫助系統(tǒng)，主要對(duì)陰極愛護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。該系統(tǒng)主要包括：腐蝕信號(hào)檢測探頭、腐蝕信號(hào)接收裝置、自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)主機(jī)等。8、測試樁：是在巡查陰極愛護(hù)系統(tǒng)各監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，供應(yīng)電氣接

4、線的裝置。二、油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)調(diào)試中的典型問題及其解決方法由于油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)主要采納犧牲陽極法和強(qiáng)制電流法，下面主要就這兩種方法在現(xiàn)場調(diào)試過程中暴露出的典型問題，進(jìn)行深化爭論，剖析其緣由，并提出解決方法。1、現(xiàn)場實(shí)測自然電位與設(shè)計(jì)電位不符這一問題是油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)調(diào)試過程中的普遍問題之一，若不能解決此問題，則無法判定陰極愛護(hù)系統(tǒng)是否有效。因目前油田陰極愛護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測裝置和其他檢測儀表，均不帶智能溫度修正功能，而需愛護(hù)金屬體相對(duì)于參比電極的自然電位，隨著溫度的不同偏移較大。故在不同溫度環(huán)境下，進(jìn)行監(jiān)測自然電位時(shí)，需進(jìn)行偏移電位修正。修正后的自然電位可按下式計(jì)算。Rzr = Rsc + Rq

5、b + K( t 25 )其中： Rzr 修正后的自然電位Rsc 實(shí)測自然電位Rqb 氫標(biāo)參比電極25時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電位K 溫度修正系數(shù)t 環(huán)境溫度2、當(dāng)電力系統(tǒng)有較大負(fù)荷起停時(shí)，部分原來正常的陰極愛護(hù)電位跳變?yōu)椴徽ｋ娏ο到y(tǒng)相對(duì)于陰極愛護(hù)系統(tǒng)從電的角度而言，前者屬高電壓、大電流的溝通電系統(tǒng)，后者屬低電壓、小電流的直流電系統(tǒng);從施工角度而言，前者的接地系統(tǒng)屬埋地鋪設(shè)，后者的犧牲陽極、幫助陽極、輸油管道、腐蝕信號(hào)檢測探頭也屬埋地安裝。電力系統(tǒng)中較大負(fù)荷的起停，必將消失不平衡電流，且通過其接地系統(tǒng)排入大地，而電力接地系統(tǒng)在自然地坪以下排流，以半球狀形式散流，且其散流半徑達(dá)15米20米。假如陰極愛護(hù)系統(tǒng)的

6、犧牲陽極、幫助陽極、輸油管道、腐蝕信號(hào)檢測探頭，有一項(xiàng)處于電力接地系統(tǒng)散流區(qū)內(nèi)，由于雜散電流的影響和干擾，必將導(dǎo)致陰極愛護(hù)電位的跳變。為了使陰極愛護(hù)系統(tǒng)避開電力接地系統(tǒng)排流的影響和干擾，必需使陰極愛護(hù)系統(tǒng)的埋地部分，處于電力接地系統(tǒng)排流區(qū)以外，即在電力系統(tǒng)接地裝置半徑20米以外埋設(shè)犧牲陽極、幫助陽極、輸油管道、腐蝕信號(hào)檢測探頭等 陰極愛護(hù)系統(tǒng)的埋地部分。3、長輸管道上測試點(diǎn)的施工沒有問題，但部分測試點(diǎn)的愛護(hù)電位總是達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。 <CENTER</CENTER因長輸管道一般采納犧牲陽極的陰極愛護(hù)法，管道及犧牲陽極的埋設(shè)深度一般為2米2.5米，但油田各站場間的長輸管道一般長達(dá)50公

7、里左右，由于自然地貌的緣由，有些管道的兩頭落差高達(dá)幾十米甚至上百米。同時(shí)管道兩頭地下水位不同和地質(zhì)狀況的不同，導(dǎo)致部分管道所處土壤的土壤電阻率太高。而犧牲陽極的陰極愛護(hù)法不適合在高土壤電阻率區(qū)域使用(參照陰極愛護(hù)方法選擇圖)。由于強(qiáng)制電流法的應(yīng)用不受土壤電阻率的限制，故解決這一問題的方法是，將高土壤電阻率段管道犧牲陽極愛護(hù)法改為強(qiáng)制電流愛護(hù)法。4、多臺(tái)恒電位儀同時(shí)投運(yùn)時(shí)，會(huì)消失恒電位儀保險(xiǎn)熔斷現(xiàn)象，更換保險(xiǎn)重復(fù)投運(yùn)，則重復(fù)熔斷 <CENTER</CENTER各臺(tái)恒電位儀將溝通輸入整流為直流時(shí)，各自的直流輸出沒有直接電氣連接(如圖一所示)，負(fù)極用陰極電纜與被鋼質(zhì)管道連接，正極用陽極電

8、纜與各自的幫助陽極連接。在同時(shí)投運(yùn)多臺(tái)恒電位儀時(shí)，消失恒電位儀保險(xiǎn)重復(fù)熔斷現(xiàn)象，其緣由只有一種可能，就是至少有一臺(tái)恒電位儀的正極，誤接到了其他恒電位儀的幫助陽極，使兩臺(tái)恒電位儀通過鋼質(zhì)管道而并聯(lián)(如圖二所示)，加上各恒電位儀的輸出電位并不同步相等，則兩臺(tái)恒電位儀和鋼質(zhì)管道上有短路電流回流，會(huì)造成恒電位儀保險(xiǎn)熔斷現(xiàn)象。 <CENTER</CENTER5、單臺(tái)恒電位儀在調(diào)試時(shí)，各監(jiān)測點(diǎn)愛護(hù)電位均正常，當(dāng)同時(shí)投運(yùn)多臺(tái)恒電位儀時(shí)，個(gè)別監(jiān)測點(diǎn)愛護(hù)電位跳變?yōu)椴徽！?<CENTER</CENTER以圖三為例，當(dāng)恒電位儀V1、V2單獨(dú)調(diào)試時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)處的愛護(hù)電位均正常，當(dāng)現(xiàn)任意投運(yùn)一臺(tái)恒電位儀，調(diào)至監(jiān)測點(diǎn)處愛護(hù)電位正常后，在投運(yùn)另一臺(tái)恒電位儀時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)處的愛護(hù)電位突然跳變?yōu)椴徽?。運(yùn)用電荷基本性質(zhì)不難發(fā)覺，雖然兩臺(tái)恒電位儀所供應(yīng)的陰極愛護(hù)電流有各自的電氣回路，但在兩個(gè)電氣回路相接近處，由于同性電荷相斥的緣由，形成了陰極愛護(hù)電流不能到達(dá)的“盲區(qū)”，若監(jiān)測點(diǎn)正處于該“盲區(qū)”內(nèi)，則會(huì)消失上述現(xiàn)象。要解決這一問題，就要使陰極愛護(hù)電流“盲區(qū)”不掩蓋監(jiān)測點(diǎn)，現(xiàn)場有兩種