迄今為止，國內(nèi)很多油田站場埋地管道與儲罐底板僅采用防腐蝕層進行外腐蝕防護。隨著油田站場運行時間的增長，站內(nèi)埋地管道及儲罐底板腐蝕泄漏問題日益突出，這成為了站場運行的安全生產(chǎn)隱患[1-3]。區(qū)域陰極保護能夠為油田站場埋地管道及儲罐底板提供防護，降低生產(chǎn)中的安全隱患，近年來該技術(shù)在油氣管道站場得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的防護效果[4-5]。

相比傳統(tǒng)的陰極保護方法，區(qū)域陰極保護將范圍內(nèi)的所有預(yù)保護對象看做一個整體，依靠合理的陽極分布和陰極保護電流分配使得范圍內(nèi)的對象得到保護[6-7]。油田站場內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)物眾多且分布復(fù)雜，包括輸油管道、消防管道、放空管道、儲罐及其電連接的其他金屬結(jié)構(gòu)物[8]。同時，管道防腐蝕層類型、儲罐底部防腐蝕層劣化程度等均存在不同，因此難以通過經(jīng)驗準確確定站場內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)物的陰極保護電流需求量，這給陰極保護的設(shè)計帶來了困難[9-10]。此外，復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)物會屏蔽陰極保護電流，導(dǎo)致陰極保護陽極地床設(shè)計難度增加[11-12]。因此，如何對已建油田站場補加區(qū)域陰極保護，準確確定保護電流需求[13]，合理設(shè)計陽極地床，避免管道和儲罐底板發(fā)生腐蝕和泄漏[14]，成為油田站場腐蝕控制管理有待解決的技術(shù)難題。

作者以某投入使用20 a的油田站場為研究對象，通過現(xiàn)場饋電試驗和數(shù)值模擬[15-17]相結(jié)合的方法，確定了保護電流的需求量及陽極地床分布方案，該方案在示范應(yīng)用中取得了良好的效果，為油田站場補加區(qū)域陰極保護工程提供參考。

1. 現(xiàn)場饋電試驗

某油田站場主要分為管道區(qū)和儲罐區(qū)，站內(nèi)的主要保護對象是儲罐底板和埋地管道。2#、3#儲罐為小型儲罐，其底部直徑為40 m，容積為20 000 m3；1#、4#、5#、6#和7#儲罐為大型儲罐，底部直徑為60 m，容積為50 000 m3。管道總長為3.1 km。

1.1 試驗內(nèi)容和方法

首先進行現(xiàn)場調(diào)查和測試，在此基礎(chǔ)上進行饋電試驗確定站場區(qū)域陰極保護電流的需求量。

（1）現(xiàn)場調(diào)查

通過現(xiàn)場調(diào)查掌握油田站場的基礎(chǔ)情況，包括埋地管道和其他地下金屬結(jié)構(gòu)物的尺寸和空間分布，儲罐底板及管道的防腐蝕層情況，可開挖并埋設(shè)臨時陽極的位置。

（2）現(xiàn)場測試

現(xiàn)場測試內(nèi)容包括自然腐蝕電位測量和土壤電阻率測試。使用地表參比電極測試電位；采用溫納四極法測試站場內(nèi)不同區(qū)域和不同深度的土壤電阻率。

（3）饋電試驗

現(xiàn)場饋電試驗通過在站場建立臨時陰保系統(tǒng)，分區(qū)對站內(nèi)埋地管道和儲罐底板進行臨時保護，檢測埋地管道和儲罐底板的電位分布，分析確定相應(yīng)的電流需求量、電流流失點、屏蔽區(qū)域和干擾等情況。利用饋電試驗測得的通/斷電電位分布數(shù)據(jù)可以評估臨時陽極地床的保護范圍以及電位衰減情況。試驗中，陰極保護電流由直流電源提供，待極化電位相對穩(wěn)定后，記錄埋地管道的通/斷電位，參比電極為銅/飽和硫酸銅電極（CSE）。通過對比不同區(qū)域保護電流需求量以及保護范圍，可以獲得整個區(qū)域內(nèi)保護電流需求量以及不同區(qū)域保護的難易等重要信息。圖1為某油田的平面布局、饋電試驗測試點和臨時陽極地床位置示意。

圖 1 某油田站場平面布局、饋電試驗測試點和陽極地床位置示意圖

Figure 1. Schematic diagram of layout, feeding test points and anode ground bed location in an oilfield station

1.2 現(xiàn)場饋電試驗結(jié)果

現(xiàn)場測試結(jié)果表明，在油田站場地下2 m深度內(nèi)，土壤平均電阻率為20.10 Ω·m。

在不同饋電試驗中，采用不同的陽極地床分區(qū)對站內(nèi)埋地管道和儲罐底板進行臨時保護。表1為采用不同陽極地床饋電試驗的電源輸出電流、輸出電壓等參數(shù)。

在第一次饋電試驗中，1#陽極地床布置在2#儲罐東南位置，輸出電流為24.0 A，測試了距離陽極最近的2#儲罐的斷電電位，結(jié)果如表2所示。其中，16#測試點的斷電電位（相對于CSE，下同）為-732 mV，極化電位偏移量達到-120 mV；17#測試點的斷電電位為-640 mV，極化電位偏移量達到-50 mV；18#測試點的斷電電位為-704 mV，極化電位偏移量達到-84 mV；19#測試點的斷電電位為-839 mV，極化電位偏移量達到-229 mV。2#儲罐外圍只有16#和19#測試點的極化電位偏移超過100 mV。以上結(jié)果表明，當站場存在7個儲罐和管道時，24 A的保護電流不足以使該油田中20 000 m3小型儲罐外圍電位達到保護要求。