外防腐層和陰極保護(hù)是集輸管道腐蝕防護(hù)最經(jīng)濟(jì)有效的方式，埋地管道防腐層破損點(diǎn)通過吸收陰極保護(hù)電流，使管道表面陰極極化，極化電位達(dá)到-0.85~-1.2 VCSE區(qū)間時能夠有效抑制腐蝕的發(fā)生。為使管道達(dá)到全面保護(hù)，陰極保護(hù)保護(hù)率 （管道極化電位負(fù)于-0.85 VCSE長度占管道總長度百分比） 應(yīng)達(dá)到100%。沒有絕緣就沒有陰極保護(hù)，為防止陰保電流的流失要將保護(hù)構(gòu)筑物與非保護(hù)構(gòu)筑物進(jìn)行電絕緣。和電絕緣相對應(yīng)，被保護(hù)構(gòu)筑物系統(tǒng)間的電連續(xù)性是陰極保護(hù)的又一條件。集輸管網(wǎng)中間串聯(lián)有眾多集氣站，新建管道多采取就近跨接的方式實(shí)行聯(lián)合陰極保護(hù)，多條管線通過陰極保護(hù)跨接連為一體，每個陰保站保護(hù)范圍未知，給每條管道提供保護(hù)的陰保站數(shù)量和位置未知，給陰極保護(hù)管理，特別是陰極保護(hù)電位的常規(guī)測試以及密間隔測試 （CIPS） 帶來難題,陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)融合傳統(tǒng)陰極保護(hù)測試方法，可實(shí)現(xiàn)對通電電位、斷電電位、交流電壓等參數(shù)的準(zhǔn)確測量、自動檢測及預(yù)處理、無線數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)器數(shù)據(jù)管理等功能。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)電位數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理等功能，提升陰極保護(hù)管理的信息化、智能化水平。

本文通過一系列的現(xiàn)場測試、排查工作，明確蘇里格典型區(qū)塊陰極保護(hù)存在的主要問題，通過針對性的優(yōu)化措施以及陰極保護(hù)數(shù)字化升級改造的成功實(shí)施，使得陰極保護(hù)有效性得到明顯提升，實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)管理的信息化、智能化。

1 蘇里格氣田典型區(qū)塊陰極保護(hù)概況

此區(qū)塊共有管線8條，共計249.578 km。共有三座外加電流陰極保護(hù)站，分別安裝于第B處理廠、第C處理廠、蘇54-a集氣站。2016年管線始末點(diǎn)通電電位測試結(jié)果顯示 （表1），根據(jù)GB/T 21448-2008進(jìn)行陰極保護(hù)效果評價，蘇B干線、蘇C干線B段、蘇3-3干線C段、2號站來氣管道、4號站來氣管道通電電位偏低，通電電位偏低管線里程為115.078 km,其中蘇C干線B段、蘇C干線C段、蘇75-b號站來氣管道、蘇75-d號站來氣管道通電電位正于-0.85 VCSE,不達(dá)標(biāo)管線里程為69.078 km。即便以通電電位作為評價標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)率也僅為72.3%,如果以斷電電位作為評價標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)率更低。

2 陰極保護(hù)現(xiàn)場評價與問題分析

依據(jù)GB 21446-2007《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)參數(shù)測量方法》中相關(guān)要求測試陽極地床接地電阻,結(jié)合恒電位儀輸出參數(shù)日常記錄數(shù)據(jù)，分析陽極地床接地電阻過高原因；采用電位法結(jié)合饋電試驗(yàn)確定絕緣裝置有效性以及管線之間電連續(xù)性質(zhì)量。

2.1 輔助陽極地床

在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，此區(qū)域三座陰保站的輔助陽極地床均為淺埋陽極地床，每個陰保站均滿足淺埋型地床對于空間的要求，B處理廠淺埋型陽極地床的接地電阻高達(dá)48 Ω，此陰保站選用的恒電位儀額定輸出電壓為20 V,高回路電阻限制其預(yù)置電位只能調(diào)節(jié)至-0.96 VCSE,所能提供的陰保電流不能滿足正常的陰極保護(hù)所需。接地電阻如此之高，分析淺埋陽極消耗殆盡或者多根陽極電纜斷纜，維修難度較大，建議進(jìn)行陽極地床更換。且根據(jù)前面的討論，宜更換成深井陽極地床，深井陽極地床的設(shè)計、安裝、運(yùn)行與維護(hù)等技術(shù)要求應(yīng)符合SY/T 0096-2013 《強(qiáng)制電流深陽極地床技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。

蘇里格氣田陰保站都建在天然氣處理廠或者集氣站內(nèi)，二者內(nèi)部都有諸多的埋地管道和接地系統(tǒng)，目前處理廠和集氣站內(nèi)部埋地結(jié)構(gòu)物還未進(jìn)行陰極保護(hù)，不存在陰極保護(hù)系統(tǒng)之間的干擾問題，但考慮到以下幾點(diǎn)因素，應(yīng)合理進(jìn)行陽極地床的設(shè)計和選址。（1） 存在臨近管道或其他埋地構(gòu)筑物的屏蔽；（2） 后期站內(nèi)新建區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)與目前線路陰極保護(hù)系統(tǒng)之間存在干擾；（3） 不同季節(jié)土壤條件明顯變化，陽極地床接地電阻呈季節(jié)性變化；（4） 陽極的布置應(yīng)使保護(hù)電流在被保護(hù)系統(tǒng)表面均勻分布；（5） 兼顧經(jīng)濟(jì)因素。同時，滿足相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21448-2008 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》[10]和GB/T 33378-2016 《陰極保護(hù)技術(shù)條件》的要求，使其性能、壽命、經(jīng)濟(jì)性最佳。

2.2 被保護(hù)管道關(guān)鍵要素測試

2.2.1 電連續(xù)性排查 被保護(hù)的構(gòu)筑物的不同部分之間需安裝導(dǎo)電跨接，蘇3-3干線B段和蘇3-3干線C段電位偏正，幾乎處于無陰保狀態(tài)，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此兩段管線與蘇3-3干線A段跨接線已斷開，測試過程測試數(shù)據(jù)如表2所示，跨接部位如圖1所示。

2.2.2 絕緣性排查 將蘇C干線B段、蘇C干線C段與蘇C干線A段進(jìn)行重新跨接，對比跨接前后的電位值 （表3），發(fā)現(xiàn)蘇C干線A段電位略有正向偏移，這是因?yàn)殛幈ｋ娏鞅涣硗鈨蓷l管線吸收導(dǎo)致，蘇C干線B段和蘇C干線C段電位均電位負(fù)向偏移明顯，但蘇C干線B段電位值在跨接前后變化不明顯，可能由于分配的電流不足或電流被其他埋地金屬構(gòu)筑物吸收導(dǎo)致，蘇里格區(qū)域出現(xiàn)過由于管道保溫鋁板通過與抱箍扁鐵直接接觸而導(dǎo)致站內(nèi)外管道絕緣失效的案例，蘇75-b號站來氣和蘇75-d號站來氣管道絕緣法蘭外部包裹著保溫鋁箔，且鋁箔在入地端隨管道一同入地，入地深度至少1 m,由于鋁箔的存在使得站內(nèi)外電連通的可能性很大，包裹有鋁箔的管道照片如圖2所示。

2.3 聯(lián)合保護(hù)帶來的管理難題

首先由于埋地管網(wǎng)情況復(fù)雜，服役時間長短不一，防腐層類型及質(zhì)量不同，造成陰極保護(hù)電流分布不均勻；其次由于管網(wǎng)串聯(lián)集氣站較多，管道容易發(fā)生絕緣失效、金屬搭接、與油田地面設(shè)施的防雷/靜電技術(shù)不匹配等問題。因此有必要對陰極保護(hù)站、管道沿線電位，管道之間的絕緣性和電連續(xù)性加強(qiáng)檢測頻率和準(zhǔn)確性，及時發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題并進(jìn)行優(yōu)化。目前多采用人工檢測，第三處理廠片區(qū)管線覆蓋區(qū)域跨度大，沿線地理地形環(huán)境復(fù)雜多變，且一個陰保站保護(hù)多條管線、區(qū)域內(nèi)含有多個陰保站等工況，給常規(guī)的人工檢測和管理造成了更大的難度，浪費(fèi)大量的人力、物力和財力資源，且人工測試存在如下。

（1） 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證，依賴于測試人員的專業(yè)技能和專用設(shè)備，環(huán)境變化影響較大，有干擾時準(zhǔn)確性更低。

（2） 滾動式建設(shè)導(dǎo)致恒電位儀為多廠家、多代產(chǎn)品，且不具備遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制功能，在測試斷電電位和調(diào)節(jié)恒電位儀的輸出時，需要現(xiàn)場安裝斷路器和適時調(diào)節(jié)。

（3） 后期管線如果受到干擾，難以準(zhǔn)確評判陰極保護(hù)水平以及干擾帶來的影響。

（4） 人工測試周期長，對存在問題無法及時發(fā)現(xiàn)。

（5） 線路上不同位置不能同步測試，對于故障分析排查，以及干擾規(guī)律研究及后期緩解方案制定缺乏數(shù)據(jù)支持。

3 優(yōu)化處理與效果

3.1 劃分陰保范圍

對于集輸管道聯(lián)合陰極保護(hù)狀況，要想準(zhǔn)確測量管道斷電電位，最好的方式是在每個陰保站上串聯(lián)同步斷路器，但此方法的前提是要劃清陰極保護(hù)范圍，換言之測試某條管道的斷電電位時要弄清楚此管道受哪幾個陰保站的保護(hù)。此次研究的典型區(qū)域在最初的狀態(tài)并不是獨(dú)立的陰保系統(tǒng)，后來經(jīng)過現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)第二處理廠保護(hù)多條管道，這些管道同時還被其他陰保站保護(hù)，同時第二處理廠陽極地床接地電阻已達(dá)到48 Ω，恒電位儀基本不能輸出，綜上分析，將B處理廠和C處理廠之間聯(lián)絡(luò)線在B處理廠處斷開，此時此區(qū)域的9條管道就只受第三處理廠和蘇54-1兩個陰保站保護(hù)，管線以及陰保站信息如圖3所示。

3.2 絕緣問題整改

基于排查工作可以判斷，管線保護(hù)端與非保護(hù)端絕緣失效，懷疑鋁箔導(dǎo)致導(dǎo)通的可能性很大，但由于管道與鋁箔的搭接點(diǎn)太多，無法針對搭接點(diǎn)進(jìn)行針對性優(yōu)化，因此，現(xiàn)場采取將絕緣法蘭外側(cè)的一圈鋁箔包裹層拆除，將此處搭接斷開后，C處理廠陰保站單獨(dú)保護(hù)蘇C干線、b號站來氣管道、d號站來氣管道，絕緣法蘭外側(cè)管道電位明顯變負(fù)，且都能滿足-850 mV準(zhǔn)則，鋁箔包裹層拆除后現(xiàn)場如圖4所示，具體測試數(shù)據(jù)如表4所示。

3.3 增加陰保站

由于C處理廠陰保站陽極采用淺埋地床敷設(shè)方式，目前回路電阻達(dá)到6.4 Ω，同時由于C處理廠保護(hù)管線較多，陰保電流需求量大，高電流輸出也會縮短陰保站的使用壽命，因此建議在蘇53-a站新建陰保站，前期通過饋電試驗(yàn)確定新建陰保站和C處理廠以及蘇54-a站協(xié)同保護(hù)時輸出參數(shù)的選取以及保護(hù)效果。臨時陰保站陰保輸出電流為1 A,C處理廠陰保站陰保輸出電流為1.3 A,蘇54-a陰保站陰保輸出電流為0.3 A時，整個區(qū)域的管線首末端陰保電位均達(dá)標(biāo)，測試結(jié)果詳見表5。

3.4 陰極保護(hù)智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

由于集輸管道陰極保護(hù)復(fù)雜性，給常規(guī)測試帶來很大的挑戰(zhàn)，難以測試極化電位測試數(shù)據(jù)可靠性、故障診斷時效性和專業(yè)性不足等問題，因此亟需提升陰保管理的信息化、智能化水平，減少站內(nèi)人工陰保數(shù)據(jù)采集及設(shè)備操作任務(wù)，從而提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)是集成了陰保檢測技術(shù)、智能儀表技術(shù)、無線通信技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由智能測試樁、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和主站服務(wù)器三部分構(gòu)成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

陰極保護(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)主要功能：（1） 服務(wù)器管理軟件采用 B/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、歷史數(shù)據(jù)查詢和監(jiān)測點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制等；（2） 采用GPRS無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，支持實(shí)時傳輸和批量傳輸；（3） 可檢測管道通電電位、斷電電位、交流電壓，具有量程自動切換功能；（4） 可實(shí)現(xiàn)試片斷電法的斷電電位測試，電位遠(yuǎn)程監(jiān)測終端自動通斷；（5） 自動采集和存儲數(shù)據(jù)，支持實(shí)時傳輸和存儲后批量傳輸；（6） 具有可遠(yuǎn)程設(shè)置的觸發(fā)閾值，超閾值后自動啟動并傳輸數(shù)據(jù)；（7） 設(shè)備采用低功耗設(shè)計，采用專用電池供電；（8） 服務(wù)器具有數(shù)據(jù)查詢和短信報警功能。

在B處理廠和C處理廠之間的聯(lián)絡(luò)線上選取三處安裝陰極保護(hù)智能遠(yuǎn)程監(jiān)測終端，通過管理軟件可以查看各監(jiān)測部位埋地管道的電位等數(shù)據(jù)。可以實(shí)時顯示智能測試樁監(jiān)測的數(shù)據(jù)，包括運(yùn)行狀態(tài)、通電電位、斷電電位、供電電壓、交流電壓、斷電間隔以及采集時間等信息。

針對每個監(jiān)測點(diǎn)，軟件上可以查看通電電位、斷電電位值隨時間的變化。電位監(jiān)測結(jié)果顯示：監(jiān)測點(diǎn)電位均滿足GB/T 21448-2008 《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，電位波動較明顯的幾處均由恒電位儀輸出變化導(dǎo)致，電位較平穩(wěn)，不存在直流雜散電流干擾。

4 結(jié)論

（1）蘇里格氣田典型區(qū)塊陰極保護(hù)有效率以通電電位來評價也僅為72.3%,通過現(xiàn)場詳細(xì)測試，明確被保護(hù)管道與現(xiàn)有接地系統(tǒng)意外搭接，管線之間導(dǎo)電跨接線斷開是導(dǎo)致保護(hù)電流漏失，陰保效果不佳甚至失效的主要因素，經(jīng)過現(xiàn)場的優(yōu)化處理后研究區(qū)塊內(nèi)管線保護(hù)率提升至100%。

（2）集輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)由于滾動式建設(shè)、聯(lián)合保護(hù)導(dǎo)致陰極保護(hù)范圍不清，進(jìn)而導(dǎo)致無法對陰極保護(hù)極化電位進(jìn)行日常檢測以及密間隔電位 （CIPS） 測試，需要統(tǒng)籌梳理，明確陰極保護(hù)范圍，并對陰極保護(hù)資料加強(qiáng)管理；

（3）陰極保護(hù)智能化管理系統(tǒng)的成功應(yīng)用，提升了陰保管理的信息化、智能化水平，減少人工陰保數(shù)據(jù)采集及設(shè)備操作任務(wù)，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根本上解決集輸管道陰極保護(hù)復(fù)雜性給陰極保護(hù)電位常規(guī)測試帶來的難題。