塔里木油气管道辅助阳极及长效参比电极有效性评价研究

发布时间：2019-04-25 19:10

【摘要】：2014年,塔里木油田油气产量当量达到了2467万吨,是我国“西气东输”等油气能源工程的重要保障。油田所属的27条油气管道总计2394.91km,途经地区气候条件恶劣、土壤环境复杂,加之管道服役时间较长,所以合理有效的阴极保护是决定管道正常运行的基本条件。油田采用外加电流阴极保护的方法,运行中各类设备故障问题突出且部分管道仍处于欠保护或过保护状态。塔里木油田27条油气管道沿线共设置41个阴极保护间,数量多且分布广,导致管理维护成本高、效率低。因此,为保证27条油气管道外加电流阴极保护系统的高效运行,有必要对系统中的重要组成部分——辅助阳极及长效参比电极开展有效性评价。有效性评价是对服役中的辅助阳极及长效参比电极是否继续使用以及如何继续使用的定量分析。开展有效性评价可以判断其运行状况及导致其失效的影响因素,有助于针对性地提出管理维护措施,也为塔里木油田油气管道辅助阳极及长效参比电极的建设和改进提供了理论依据与技术支撑。研究内容及主要成果如下： (1)对塔里木油田27条油气管道辅助阳极及长效参比电极进行了现场调研,取样并检测了管道沿线41个阴极保护间环境土壤理化性质,掌握了27条油气管道外加电流阴极保护现状。根据相关标准规范要求,测试了阳极接地电阻、阳极地床与被保护管道垂直距离、管道极化电位等各项参数指标。结合历史事故及故障分析,掌握了辅助阳极及长效参比电极当前服役状况； (2)基于辅助阳极及长效参比电极设计原理、工作条件及当前服役状况,分析了辅助阳极及长效参比电极主要失效因素。综合辅助阳极接地电阻较高、长效参比电极电位误差较大的阴极保护间的具体情况,确定了阳极地床与被保护管道垂直距离、长效参比电极离子迁移程度等影响因素作为辅助阳极及长效参比电极可量化的有效性指标； (3)针对可量化的有效性指标,采用管道阴极保护电位分布数学模型分析表明：辅助阳极距离被保护管道越远,对保护电位分布影响越小。又因管道保护电位由金属电位和介质阳极电位两部分组成,将阳极距离划为近距区、中间区和远距区,开展管道阴极保护电位分布公式研究,建立阳极位置优化模型,计算出阳极最优位置区间。根据长效参比电极与环境土壤中的离子交换过程,推导了离子迁移公式,计算出典型土壤环境中长效参比电极离子迁移程度,并通过为期9个月的长效参比电极埋设实验加以验证,同时给出了长效参比电极测试维护周期； (4)根据相关标准规范,结合27条油气管道外加电流阴极保护现状,选取了辅助阳极评价指标共12项,长效参比电极评价指标共9项,按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等级划分的原则,基于改进层次分析方法与MATLAB计算程序,合理确定了各项评价指标的权重系数。建立了辅助阳极及长效参比电极有效性多指标评价方法,得到了41个阴极保护间辅助阳极及长效参比电极的有效性程度,结果符合现场实际情况； (5)采用建立的有效性评价体系,针对塔里木油田27条油气管道辅助阳极及长效参比电极失效状况提出了包括更换辅助阳极及长效参比电极、合理选择辅助阳极及长效参比电极类型、增加阳极电缆接头与深井阳极、注水降阻等在内的整改与管理建议措施。根据塔里木油田27条油气管道辅助阳极及长效参比电极失效的规律及特点,针对性提出了辅助阳极及长效参比电极的设计建议,为塔里木油田油气管道辅助阳极及长效参比电极的建设和改进提供了理论依据与技术支撑。
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【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE973

【参考文献】