基于海洋石油平台导管架的多通道腐蚀监测技术

陈胜利;王秀通;宋积文;王在峰;臧寅

【摘 要】A cathodic protection monitoring with the multi-channel technology was used for the offshore oil jacket. The design, installation, data transfer and processing were described in this paper. The monitoring potential and current from the anodes showed that the system was in good operating condition and the offshore jacket was under adequate protection.%文章通过海洋石油平台导管架多通道腐蚀监测技术的现场应用，分析了深海多通道腐蚀监测系统的特点。对我国南海某平台导管架的腐蚀监测数据进行了分析，通过相关的数据对比结果表明，多通道腐蚀监测技术在海洋钢构物的阴极保护监测上翔实准确，为导管架在南海中的防腐蚀设计提供了重要的数据参考。 【期刊名称】《全面腐蚀控制》 【年(卷),期】2015(000)007 【总页数】3页(P27-29)

【关键词】深海腐蚀;腐蚀监测;海洋石油平台;导管架 【作 者】陈胜利;王秀通;宋积文;王在峰;臧寅

【作者单位】中海油能源发展股份有限公司北京分公司，北京 100027;中国科学院海洋研究所，山东青岛 266071;中海油能源发展股份有限公司北京分公司，北京 100027;中海油能源发展股份有限公司北京分公司，北京 100027;中海油能源发展股份有限公司北京分公司，北京 100027

【正文语种】中 文 【中图分类】TG174

阴极保护技术作为控制海洋平台水下钢结构腐蚀的重要措施被广泛采用，国内目前在建的平台导管架多采用牺牲阳极的阴极保护措施来防腐蚀[1]。平台导管架下水之后，阴极保护效果检测的技术难度和经济成本较高，阴极保护开发一种在线的阴极保护监测技术，完成在平台上能24h不间断的对导管架进行阴极保护检测，是一项重要的技术应用[2]。

阴极保护监测技术最早是中科院熊信勇教授于2003年发表于热带海洋学报[3]，介绍了自行研制的海洋平台阴极保护监测系统，它由双电极电位测量探头、牺牲阳极输出电流测量探头、信号传输电缆系统和微机数据采集系统组成；并结合近10a其在南海北部近海石油开发区的应用和运行状况，对阴极保护监测系统的性能、作用及意义进行了系统论述，以期为进一步的工作奠定基础[4]。之后中国海洋大学王庆章教授、中科院海洋所的侯保荣院士均做过相关的研究，在探头的稳定性、耐蚀性上做了大量的工作。本文根据阴极保护监测系统在平台上的应用情况进行研究，系统的阐述了阴极保护监测系统的原理、构成、应用状况等，并对阴极保护监测系统的改进提出了意见。

阴极保护监测系统是对导管架的阴极保护、牺牲阳极消耗实时监测，对导管架的剩余寿命及时评估，是全寿命的监测系统。阴极保护监测系统属于预装式系统，在导管架建造期完成海平面以下部分安装，导管架海上就位后完成系统对接与调试。该系统主要设备为双电极电位探头、电流探头与采集器，电位、电流探头安装在水下，属于不可更换设备。

双电极电位探头是监测导管架阴极保护的核心设备之一，每个电位探头内部有2个参比电极，参比电极选用特制的高纯锌电极(≥99.999%)和银/氯化银参比电极。

银/氯化银参比电极是可逆电极体系，它具有稳定的重现的可逆电极电位。其主要特点是电位稳定、重现性好。同时还具有温度系数小，制备、使用和维护简单方便等优点。Ag/AgX海水电极测量精度为±5mV，Zn电极电位测量精度为±15mV，电位监测范围为-0.4～-1.4V。电极在制造过程中将进行密封试验，试验压力应取导管架所处位置最大水深压力的1.5～2.0倍，以确保电极性能稳定。

电流探头用来测量被监测阳极的发生电流和阳极电位。阳极安装电流变送器。牺牲阳极电流变送器是采用大功率电阻配合放大器来实现，电流变送器内阻≤0.004Ω，允许电流100A。

阴极保护监测系统采用多通道的数据采集器，分别采集电位、电流信号，包括双电极电位探头的单个电极电位信号。采集完成后，储存在自主编写的阴极保护监测系统程序中，按照电位的格式进行显示。

南海某平台阴极保护监测系统安装于2008年10月，在有代表性的桩腿上布设了16个电位探头和8个电流探头。系统运行6年来未发生异常情况，所有电位探头均正常工作，电流探头有两处损坏，均为下水初期损坏，后续多年的监测过程并无损坏。

平台导管架阴极保护监测系统选取6个时间点

2009-09-07、2010-03-28、2011-01-24、2011-10-31、2012-07-09、2013-09-10。表2、表3分别为各节点高纯锌电位数据。

由表2、3中数据可知，导管架下水初期，部分电位探头在下水一年后仍未达到-0.85V的阴极保护电位。根据阴极保护的监测状况，平台试验ROV进行了水下探测，发现阴极保护确实未达到保护，因此平台上采取了相应的措施进行阴极保护。在2012年7月时所有的点为均达到保护，针对性的措施起到了良好的作用。2013年电位仍然在保护电位范围内，结构电位和阳极电位变化都不明显，但结构电位整体有负移倾向，为更直观了解结构电位变化趋势，自2008年10月以来数

据趋势图见图1。图1中可以清晰的看到，在2010年11月和2011年8月有两次异常的电位波动，随着阴极保护措施的实施，该处电位探头达到了-0.85V的保护电位，导管架整体达到了保护。

电流探头数据的比较见表4，表4中数据表明，电流探头AT2数据异常， AT13已损坏，一直未能采集数据。其他电流采集探头正常进行采集，电流处于正常的状态，导管架下水初期，电流密度较大，各个位置随着电位保护达到保护，发生电流密度在降低。

该系统运行6年中并未发生严重故障及数据异常，说明电位、电流探头能适应长期的水下工作状态，采集器及系统稳定运行。结果表明，多通道腐蚀监测技术在海洋钢构物的阴极保护监测上翔实准确，为导管架在南海中的防腐蚀设计提供了重要的数据参考。阴极保护监测系统是一种有效的长期监测导管架阴极保护电位的一种方法。

【相关文献】

[1] 李妍. 深水导管架的阴极保护[J]. 全面腐蚀控制, 2004, 18(4):18-20.

[2] 马士德, 段继周, 李伟华, 姚平, 赵君. 南海油田W12-1平台水下钢结构腐蚀与防护检测情况讨论[J]. 全面腐蚀控制, 2006, 20(2):26-28.

[3] 熊信勇, 严涛等. 海洋平台阴极保护监测系统的研制及应用[J].热带海洋学报, 2003, 22(1):70-75. [4] 邱文德, 杨永春, 王海涛. 胜利浅海钢结构石油平台腐蚀监测研究[J]. 中国海洋平台, 2005, 20(5):45-50.