油气管道阴极保护效果评估技术研究

油井套管阴极保护技术评价及优化设计王海娟　陈霞(大庆油田工程设计技术开发有限公司)张海燕(吉林油田采油一厂) 油井套管阴极保护技术从1938年开始研究,20世纪50年代后期在美国开始广泛应用。

1986年,美国腐蚀工程师协会(NACE)制定了相关标准,使这一技术向标准化迈进了一步。

随着油田开发时间的延长,油井套管的腐蚀也日益严重,直接影响着油田的进一步开采。

有资料表明,油井套管腐蚀以外腐蚀为主,阴极保护是公认的控制外部腐蚀行之有效的技术。

因此,防止和减缓套管腐蚀的阴极保护技术逐步被采用及推广,合理的阴极保护设计将有效地延长油井套管的使用寿命。

11试验现状大庆油田目前尚未对油井套管阴极保护技术进行大规模推广应用,但对土壤腐蚀严重区域的油井先后进行了深井牺牲阳极阴极保护、独立体系的强制电流阴极保护以及区域性阴极保护等试验工程。

主要保护方案如下。

(1)深井牺牲阳极阴极保护。

牺牲阳极保护是一种自生电流免维护的防腐措施。

在牺牲阳极阴极保护方法中,阳极是保护系统的核心,它直接影响保护效果。

只有在土壤电阻率较低的地层中,牺牲阳极才具有较高的电流输出。

但地表浅层土壤电阻率不一定足够低,只有在低电阻层中的牺牲阳极才具有较高的电流输出,才有较好的阴极保护效果。

因此利用深井牺牲阳极保护的方法对油井套管实施阴极保护,选择驱动电位大的合金作为套管保护用牺牲阳极。

(2)独立体系强制电流阴极保护。

独立体系强制电流阴极保护是指单井或几口井联合建立一套阴极保护系统。

采用深井阳极地床,并用E-log-I法确定系统保护电流量。

系统设置电流平衡装置,用于均衡各个井套管之间的保护电流。

(3)区域性阴极保护。

区域性阴极保护是采用强制电流法,多组阳极地床,对油井比较密集、腐蚀性较强区域的油井套管实施区域性阴极保护。

区域内的被保护井套管保持电联接。

每口油井设一组浅埋阳极地床、一台恒电位仪。

21保护效果评价及设计优化211　保护效果评价根据《井套管阴极保护应用推荐作法》NACE RP0186第4部分关于保护标准的规定,作用于套管的阴极保护电流能够消除套管表面所有阳极区,则认为套管得到了完全保护。

油气管道阴极保护技术分析发布时间：2023-01-13T08:51:43.514Z 来源：《工程建设标准化》2022年8月第16期作者：王自喜[导读] 随着油气行业的规模不断扩大，在未来遇到的影响生产运行的腐蚀情形会越来越复杂，而阴极保护技术作为一种保护管道的重要手段，也要与时俱进，不断更新和发展，这样才能确保和延长管道的使用寿命，进而确保和促进整个行业的发展和进步。

王自喜锦州石化公司 121001摘要：随着油气行业的规模不断扩大，在未来遇到的影响生产运行的腐蚀情形会越来越复杂，而阴极保护技术作为一种保护管道的重要手段，也要与时俱进，不断更新和发展，这样才能确保和延长管道的使用寿命，进而确保和促进整个行业的发展和进步。

关键词：油气管道；阴极保护技术；应用引言阴极保护技术是当前社会发展过程中的一个热点话题，受到社会各界的广泛关注与支持，与油气管道息息相关，有着不可或缺的作用，同时也是进一步保证油气管道运输的一项关键性技术，对油气领域的发展有着重要的意义，是现代化社会发展背景下的必然趋势和必然结果。

1油气储运管道腐蚀的不良影响分析在油气运输管道的应用过程中，因管道自身质量问题、管道安装问题以及各种外部因素的影响作用，使得管道很容易出现腐蚀现象。

如果油气管道的腐蚀问题长时间得不到有效处理，就会引发油气泄漏事故发生。

这样的情况不仅会加大油气储运过程中的损耗，进而对油气企业的经济效益造成不利影响；同时也会预留严重的安全隐患，甚至会引发火灾、爆炸等重大的安全事故。

由此可见，油气储运管道腐蚀具有非常严重的不良影响，因此在具体应用中，油气企业一定要通过合理的技术措施来做好管道防腐工作。

2管道防腐的重要性众所周知，油气管道工程是我国重点发展的项目之一，且在现代化经济与科技迅速发展的社会背景下，人们对油气资源的需求量正呈现不断上升的趋势。

在这样的大环境下，也极大推动了我国油气领域的相关发展，此领域面临的既是机遇也是挑战。

浅谈油气管道阴极保护技术现状在目前，油气管道防腐控制系统，主要是由防腐层和阴极保护层组成，大部分款都要通过防腐程度可以与空气隔绝，作为第一道防线，有力地保护了管道，但是，有很多事情是不可避免发生的，如机械碰撞，就会出现很多漏点，使管道暴露在环境外面接触到空气，受到腐蚀的威胁。

针对这一情况就需要第二道防线，主要是对这些漏点进行附加保护，让管道无法进行腐蚀，这就是阴极保护系统。

阴极保护系统是通过管道的表面进行阴极电流的传送，使管体电位发生负向极化，从而控制住了管道的腐蚀。

一、阴极保护技术现状（一）阴极保护的核心指标主要是靠阴极保护准则，通过阴极保护准则的评判标准，能够进行执导阴极保护的设计，使阴极保护技术能够正常运行。

通过国家制定的有关规定，明确提出了阴极保护的电位值管、地界面极化电位，是评判阴极保护准则的指标。

管道阴极保护电位应该负于-850mv，正于-1200mv。

（二）在进行油气管道阴极保护建设的时候，还存在着不足方面，阴极保护准则应该适用于温度，国家规定，当管道高于40摄氏度的时候，不能进行管道的充分保护，因为在高温下，阴极保护可能会无效，或者丧失其功能，因此如果高于40℃的管道将不能满足阴极保护的要求，不能在其环境下生产运行，因此应该开展，高温度下阴极保护准则的研究。

许多油气管道存在动态直流干扰时的阴极保护，经济发展目前越来越迅速，对油气管道的干扰越来越严重，很多油气管道电位也出现了波动。

编剧有关国家规定，如果管道电位偏离，并且时间很长，这种情况下也没办法进行阴极保护，阴极保护系统无法正常运行。

阴极保护也存在着交流干扰，在这种情况下，如果进行阴极保护，就会出现加速腐蚀、自然腐蚀、阻碍腐蚀，使阴极保护水平降低，不能起到预期的效果，金属会有明显的腐蚀反应。

所以，在目前应该注意交流干扰时腐蚀机理的研究，能够在交流干扰下正常运转，并建立在交流干扰下管道保护的相应准则。

二、管道管理现状（一）通过油气管道阴极保护的目标不同，可以分成阴极线路和区域阴极两个保护系统。

油气长输管道的阴极保护测试1 电位测试1.1 直接参比法用直接参比法进行管地电位测试时，只需在测试桩上用电压表正极接管道连接端，负极接参比电极连接端即可。

如站内没有测试桩也可在恒电位仪(整流器) 上找到对应的端子直接测量电位差。

这种测量方法简便有效，而且由于参比电极紧靠管道埋设 (一般间距200mm) 可在很大程度上减少土壤电阻产生的电压降干扰，提高管道保护电位测量的准确性和有效性。

对于采用外加电流阴极保护系统的，当测试中发现管道电位比最大阴极保护电位大很多时，要及时减小整流器输出电流，否则将发生析氢反应：H+ + e→ H (1)H + H →H2 (2)( 1)式产生的氢原子将导致氢脆破坏，这对于高强度钢和对氢脆或氢致应力腐蚀开裂敏感的其他金属将是危险的。

( 2)式产生的氢分子在涂覆层下聚集，可产生很高的氢气压，从而破坏涂覆层的黏结力，进而降低其与金属表面的附着强度，最终使涂覆层从金属管道表面剥离。

最大保护电位受管道涂覆层种类约，现在使用较多的三层PE虽然抗阴极剥离较强，但补口所使用的热缩套却较差，因而最大保护电位只要不超过-1.5V都认为是安全的。

测试管道保护电位应以极化稳定后的保护电压为准，其极化时间应不小于24h。

1.2 地表参比法主要用于测量管道自然电位和牺牲阳极的开路电位，也可用于测量管道保护电位和牺牲阳极的闭路电位。

测量时参比电极安放在管道顶端上方地表面处，一般离测试桩1m以内。

置于潮湿土壤地表处，如果土壤很干燥应挖至土壤潮湿后倒水再接参比电极，以减小参比电极与土壤的接触电阻，提高测量准确性。

该方法在实际测量中广泛使用，但由于存在土壤IR降，所测电位值有一定误差。

如果测试牺牲阳极保护电位达不到最低保护电位-0.85V，很可能是牺牲阳极填包料浸泡不充分，土壤电阻率高或者设计牺牲阳极数目不够等因素，需要进一步查找原因并采取相应措施处理。

1.3 近参比法为了更精确地测量管地电位，要求尽可能地降低土壤欧姆电压降的影响，为此将参比电极尽量靠近被测管道表面。

三化输油管道防腐层及阴极保护状况检测及
司组织规划总院、大庆油田、长庆油田、新疆油田、西南油气田、华北油田、大港油田等单位组织开展了
3 开挖检验
图2 三化管段473.6m处开挖点防腐层和
管体形貌照片
（2）建议及时修复管道防腐层破损点，改造搭接
点，并在修复完成后继续检测管道阴极保护断电电
位，进行检测数据对比，为后继措施提供基础信息。

建议对4级防腐层进行立即修复；对3级防腐层进
行计划修复，对1级和2级防腐层要进行重点监测，
可暂不维修；
（3）对于防腐层老化破损严重的老管线，阴极保。

油气长输管道中阴极保护技术的应用分析摘要:随着经济的发展，人们生活水平越来越高，生产力为了适应社会也在不断提高，目前我国资源运输仍然存在着较多问题，油气大多运用长输管道，在油气输送中容易出现管道被腐蚀的情况，当然，最合适的防腐措施就是采取阴极保护，本文主要以长输管道容易被腐蚀这一现象为切入点，分析采取防腐措施的必要性，探讨阴极保护策略。

关键词:油气长输管道阴极保护技术引言:在铺设油气长输管道时十分困难，首先管道较长，其次管道内部环境较复杂，而且容易遭受多种物质的腐蚀，经长时间研究表明，阴极保护措施是油气长输管道中防腐的最佳策略。

一、油气长输管道防腐的必要性我国地大物博，资源较丰富，而资源分布也存在着地区差异，不同区域间调配资源，运输资源已经是国家常态，根据目前调查情况来看，油气在输送过程中需要经过多种复杂的外部环境，不单单是复杂的土壤成分会对管道造成侵蚀，遇到恶劣天气时天气会对管道造成外部侵蚀。

除此之外，某些传输管道输送物质也具有侵蚀性，会对管道内部造成极大破坏，在长期运输过程中，由于管道经常受到来自内部的腐蚀，这也会加重管道老化，造成资源浪费，如果管道发生破坏，管道内的物质泄露会造成环境污染，甚至会引起火灾等不必要的事故，影响企业经济损失，也会威胁人们生命财产安全，如果防腐措施不到位，在运输途中将会产生资源损耗，而且带来的经济损失也是无法估量的，影响企业经济效益，由此来看，油气长输管道防腐措施需要及早落实。

阴极保护作为防腐措施中的一种，在国内外已有多年发展，这也使得阴极防护技术已趋向成熟。

阴极保护法又具体分为三部分，第一部分是外加电流阴极保护，是指电流的负极与被保护的金属设备相连接，依靠外来的阴极电流进行金属保护，第二个是外加电流阴极保护系统的组成，外加电流阴极保护系统，包括辅助阳极，阳极，平参比电极和直流电源四个部分；第三个是牺牲阳极保护，是指在被保护金属设备上连接一个电位更富的强阳极，从而使阴极极化。

油气管道阴极保护在线监测系统研究摘要：近年来，工业生产量扩大，对石油资源需求增加，导致我国燃料供应迅速增加，油气管道安全运行技术研究取得良好成果，为现有石油和天然气管道的安全高效运行发挥了巨大动力。

鉴于此，本文对油气管道阴极保护在线监测系统进行分析，以供参考。

关键词：阴极保护；油气管道；在线检测引言我国阴极保护数据的采集工作还是采用定期人工录入的方式来进行，该方式的缺陷是效率过低，难以实现管线的基本运行需求。

因此，需加强对油气管道阴极保护技术的研究力度，合理分析阴极保护的基本原理与无线传输的通讯原理。

1概论我国经济的不断增长，人们对石油的需求量是日渐增加，石油资源的开采及新设输油管道的数目也不断提升。

当今的油气运输可以借助管道来进行运输，但所存在的问题也是逐渐凸显，比如管道受到腐蚀而造成管道受到破坏，油气相关单位都对其腐蚀问题进行深入探讨，如今的油气管道安装主要以地下敷设的方式进行，因为敷设的区域不同和区域结构不同，其管道出现腐蚀问题也不尽相同。

2阴极保护准则目前我国对石油和天然气管道采用阴极保护技术，主要采用-850mVOFF电位标准和100mV极化标准。

油气管道阴极保护技术长期运行效果比较与演示，-850mVOFF potential标准为其他地区的土壤环境提供了更好的适应性，并为石油和天然气管道提供了良好的保护。

如果某些-850mVOFF电位指南不符合实际要求，可以使用100mV极化指南有效地减少新的阴极保护系统[1]。

但是，请注意，如果高温区域或金属相接触，或者存在交流干扰，则必须仔细考虑100mV极化标准的应用。

3油气管道阴极保护技术3.1阴极保护计算油田在油气管道阴极保护计算中一般以理想状态进行。

换句话说，阴极保护电流在计算过程中成为管道表面的平均分布。

但是，该方法无法准确计算管道的电位，某些结构不适合计算相对复杂的金属管网的电位和电流，最近几年出现了三维技术，在管道阴极保护计算过程中，数值模拟技术得到了广泛应用。

75油气田单井集输钢质管道（下简称单井管道）通常采用埋地敷设，为抑制土壤对管道的腐蚀，一般采用外防腐层作为主要防腐措施。

尽管近年来单井管道采用非金属材质的比例逐渐升高，仍有部分区域受到各种等因素的影响需要继续使用钢质的单井管道。

现行国家标准中要求对于埋地的集输干线管道要求应采用阴极保护，对于单井管道未强制要求采用阴极保护[1]。

从工程经济性考虑，既然标准规范中对于单井管道的阴极保护并未有强制性要求，那么对于单井管道是否需要进行阴极保护就需要根据实际情况做相应的分析。

当土壤的腐蚀性较弱时，即使不采用阴极保护，管道仅凭外防腐层也可以满足防腐蚀要求。

在土壤腐蚀性较强的地区，仅采用外防腐层不足以保护单井管道。

随着阴极保护技术以及管道完整性管理越来越受到重视，应该根据实际需要对于单井管道采取阴极保护措施。

1 管道电绝缘对于需要进行阴极保护的管道，有效的电绝缘可以防止阴极保护电流的流失，减轻电偶腐蚀，避免不必要的干扰以及控制阴极保护电流流向。

单井管道的起点位于单井井场，井下套管、井场电力接地系统等对于单井管道阴极保护来说是非系统内埋地结构。

此外，井下套管所消耗的阴极保护电流非常大，且一般有独立的阴极保护系统。

从减少阴极保护电流流失以及避免不同阴极保护系统之间干扰的方面考虑，单井管道在出井场的位置应该安装绝缘接头。

由于油气田滚动开发，许多单井是逐步接入集输系统的。

接入的方式有很多种。

有的单井管道接入计量站，通过计量站接入集输干线管道。

有的单井管道通过干线阀池直接接到集输支干线管道。

当单井管道接入计量站时，为避免站内接地网消耗大量阴极保护电流，应该设置绝缘接头。

从阴极保护效果来说，对不进站直接接入支线的单井管道可以不设置绝缘接头。

将单井管道与支线管道的阴极保护共同考虑。

但是，这样做也失去了阴极保护设置的灵活性，当存在干扰或管道运行后期阴极保护系统保护范围缩小后，对油气田单井集输钢质管道阴极保护技术王超1 张侃毅2 李新龙2 于海洋11. 塔里木油田公司油气工程研究院 新疆 库尔勒 8410002. 中油（新疆）石油工程有限公司设计分公司 新疆 克拉玛依 834000摘要：油气田埋地单井钢质管道的外防腐措施通常仅采用外防腐层。

油气管道阴极保护技术现状与展望一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，油气管道作为主要的能源运输方式之一，其安全、高效、可靠的运行显得尤为重要。

阴极保护技术作为确保油气管道安全运行的重要手段，其技术现状与展望的研究具有深远的现实意义。

本文旨在全面梳理油气管道阴极保护技术的历史发展、现状以及存在的问题，并在此基础上展望未来的发展趋势。

文章首先回顾了阴极保护技术的发展历程，从最初的原理探索到现如今在油气管道中的广泛应用，分析了其发展过程中的重要节点和关键突破。

接着，文章重点介绍了当前油气管道阴极保护技术的实施现状，包括主要的技术方法、应用效果以及存在的问题。

在此基础上，文章对阴极保护技术在油气管道中的发展前景进行了展望，包括新材料的研发、智能化技术的应用以及环保要求的提升等方面的趋势。

本文旨在为油气管道阴极保护技术的研究与应用提供参考，为相关领域的技术人员和管理人员提供决策支持，同时也为未来的研究提供方向和思路。

二、阴极保护技术的基本原理阴极保护技术是一种广泛应用于油气管道的防腐蚀技术，其基本原理是通过向被保护的金属（如油气管道）施加一个外加电流，使其成为阴极，从而防止或减缓金属的腐蚀过程。

阴极保护技术主要分为两种：牺牲阳极法和外加电流法。

牺牲阳极法是一种较为简单和经济的阴极保护方法。

在这种方法中，将一种比被保护金属电位更负的金属或合金（牺牲阳极）与被保护的金属相连接，并一同浸入电解质溶液中，形成原电池。

由于牺牲阳极的电位比被保护金属更负，因此它将成为原电池的阳极，被保护金属则成为阴极。

在腐蚀电池工作时，牺牲阳极不断溶解消耗，并释放电流保护被连接的金属。

这种方法适用于小型或中等规模的油气管道，且土壤电阻率较低的情况。

外加电流法则是一种更为强大和灵活的阴极保护方法。

在这种方法中，通过外部电源向被保护的金属施加电流，使其成为阴极。

外部电源可以是直流电源或交流电源，通过调整电流的大小和方向，可以实现对被保护金属的精确控制。