فناوری حفاظت کاتدی در میادین نفت و گاز خشکی

فناوری حفاظت کاتدی نیز در کاربردهای میدان نفتی و گازی در خشکی بسیار مهم است، که عمدتاً برای جلوگیری از خوردگی تأسیسات فلزی توسط خاک، آب‌های زیرزمینی و رسانه‌های انتقال‌یافته استفاده می‌شود.

1. خطوط لوله مدفون

• خطوط جریان
• خطوط لوله انتقال
• خطوط لوله تزریق آب/گاز

2. مخازن ذخیره سازی

• صفحات زیرین خارجی و داخلی مخازن ذخیره نفت خام
• مخازن تصفیه آب تولید کرد

3. امکانات سایت چاه

• دیوارهای بیرونی پوشش
• تجهیزات سرچاهی

4. تجهیزات ایستگاه

• سازه‌های نگهدارنده تماس{0}}در پایین جداکننده‌ها و مبدل‌های حرارتی
• سیستم های زمین

1. روش آند قربانی

سناریوهای کاربردی:

• خطوط لوله با فاصله کوتاه یا مخازن ذخیره کوچک.
• محل های چاه های راه دور بدون منبع تغذیه پایدار.

مواد آند معمولی:

• آلیاژ منیزیم (Mg): ولتاژ محرکه بالا، مناسب برای خاک‌های با مقاومت بالا-.
• آلیاژ روی (Zn): ولتاژ محرک پایین، مناسب برای خاک‌هایی با مقاومت کم-.

روش های نصب:

• خطوط لوله: آندهای قربانی نصب شده در دو طرف.
• مخازن ذخیره سازی: آندهایی که به صورت شبکه ای یا حلقه ای مرتب شده اند و به طور مساوی در زیر مخزن توزیع شده اند.

2. روش تحت تاثیر جریان

سناریوهای قابل اجرا:

• خطوط لوله انتقال یا خطوط لوله مدفون در ایستگاه.
• زیرسطح های زیرین مخزن ذخیره سازی بزرگ.

اجزای کلیدی:

1) آندهای کمکی:

• آند چدن سیلیکونی بالا-(HSCI): سازگاری خاک مقاوم در برابر اسید، عمر مفید 20 تا 30 سال.
• آند MMO: استحکام بالا، سبک وزن، جریان خروجی نامی{0} بالا، عمر مفید 25 تا 40 سال.

2) یکسو کننده ترانسفورماتور: حالت های عملکرد چندگانه (پتانسیل / جریان / ولتاژ ثابت).

3) تخت های زمین آند:

• تخت های کم عمق مدفون: ساخت و ساز ساده، جای پای بزرگ.
• بسترهای چاه عمیق: مقاومت زمین کم، ردپای فشرده.

1. حفاظت از خط لوله مدفون

آندهای قربانی:

• آندهای آلیاژ منیزیم برای بیابان‌ها/مناطق با مقاومت{0} بالا (مانند میدان نفتی سین کیانگ).
• آندهای آلیاژ روی برای محیط های رسی مرطوب (به عنوان مثال، میدان گاز سیچوان).

جریان تحت تاثیر:

• بسترهای زمینی پراکنده + یکسو کننده های هوشمند (به عنوان مثال، خط لوله گاز غرب{3}} شرق).
• CIPS (Close Interval Potential Survey) برای بررسی های دوره ای اثربخشی حفاظت.

2. حفاظت از تانک

نمای بیرونی صفحه پایین مخزن:

• آند قربانی: آندهای Mg/Zn در طرح بندی شبکه/حلقه برای توزیع یکنواخت جریان.
• جریان تحت تاثیر: آندهای مش MMO، آندهای انعطاف پذیر (به عنوان مثال، مخازن خام 100000 مترمکعب).

حفاظت داخلی:

• مخازن آب تولید شده: آندهای آلیاژ آلیاژ معلق (مثلاً Al-Zn-In) در مایعات مخزن.

3. حفاظت از سایت چاه

بدنه بیرونی:

• آندهای روی به طور مستقیم به بخش‌های پایینی پوشش (به عنوان مثال، چاه‌های گاز شیل) جوش داده می‌شوند.
• سلول های زمینی پوششی" برای جلوگیری از تداخل جریان سرگردان.

تجهیزات سرچاهی:

• پوشش ترکیبی + محافظ آند Mg.

4. حفاظت از تجهیزات ایستگاه

پایه های جداکننده/ مبدل حرارتی:

• بلوک‌های آند منیزیم از قبل{0}}در پایه‌های بتنی تعبیه شده‌اند.

سیستم های زمین:

• الکترودهای اتصال زمین با فولاد روکش شده یا روی آند روی -.

1. محیط های H2S بالا

مسئله:

• H2S خوردگی موضعی را تسریع می کند (به عنوان مثال، ترک خوردگی استرس سولفید).

راه حل:

• پتانسیل حفاظتی را به -0.85-~0.95V افزایش دهید (در مقابل CSE).
• از مواد آند{0}مقاوم در برابر گوگرد (مثلا آلیاژهای آلیاژی تخصصی) استفاده کنید.

2. تداخل جریان سرگردان

منابع:

• انتقال ولتاژ بالا، راه‌آهن برقی، سایر سیستم‌های CP.

راه حل:

• بررسی های جریان سرگردان برای شناسایی مناطق / منابع تداخل.
• تخت های زهکشی فعلی را نصب کنید.

3. منطقه خاک منجمد خوردگی

مسئله:

• چرخه های ذوب یخ{0}}خاک باعث از هم گسیختگی پوشش و تغییرات مقاومت فصلی می شود.

راه حل:

• بسترهای زمین آند عمیق.
• آندهای سازگار با دمای پایین-(مثلاً منیزیم با خلوص{3} بالا).

4. خوردگی میکروبی (MIC)

مسئله:

• تکثیر{0}}باکتری های کاهنده سولفات (SRB) در خاک های بی هوازی.

راه حل:

• بیوسیدهای ترکیبی + حفاظت کاتدی.
• پتانسیل های زیر 0.95 ولت را حفظ کنید (فعالیت SRB را مهار می کند).

1. نظارت بالقوه:

• الکترودهای مرجع CSE قابل حمل: اندازه گیری منظم پتانسیل خط لوله/مخزن.
• کاوشگرهای پلاریزاسیون + ایستگاه‌های تست هوشمند:-پتانسیل حفاظت در زمان واقعی/ نظارت بر جریان سرگردان.

2. نظارت هوشمند:

• انتقال داده های یکسو کننده از راه دور از طریق شبکه های سیمی / بی سیم / فیبر / تلفن همراه.
• بازرسی هواپیماهای بدون سرنشین برای ایستگاه های آزمایش (قابل استفاده برای خطوط لوله انتقال).

3. چرخه های نگهداری:

• جرم باقی مانده آند قربانی هر 5 سال یکبار بررسی می شود.
• سیستم‌های جریان تحت تاثیر: یکسو کننده‌ها/مقاومت بستر زمین که به‌صورت نیمه{0}}سالانه بازرسی می‌شوند.

1. بین المللی:

• ISO 15589-1: صنایع نفت، پتروشیمی و گاز طبیعی - حفاظت کاتدی سیستم‌های خط لوله - قسمت 1: خطوط لوله روی زمین.
• NACE SP0169-2024: کنترل خوردگی خارجی در سیستم های لوله کشی فلزی زیرزمینی یا مستغرق.

2. داخلی (چین):

• GB/T 21448-2017: استاندارد فنی حفاظت کاتدی برای خطوط لوله فولادی مدفون.
• SY/T 5919-2009: کد مدیریت فنی برای حفاظت کاتدی خطوط لوله فولادی مدفون.

• تاسیسات مرکزی فرآوری نفت خام و گاز بلوک 9 عراق.
• Rumaila Oilfield BASE SCOPE Q3/Q4 2023 CP Materials.
• سیستم CP موقت خط لوله خارجی میدان نفتی مجنون.
• پروژه نفت شیل گولونگ میدان نفتی داکینگ.
• میدان نفتی تاریم (سین کیانگ) بوزی-میدان گازی دابی.
• میدان گازی شیل سیچوان جنوبی CNPC.

برای میادین نفت/گاز خشکی، حفاظت کاتدی نیازمند طرح‌های انعطاف‌پذیر بر اساس ویژگی‌های خاک، خورندگی رسانه و انواع تأسیسات است:

• آندهای قربانی: مناسب برای کاربردهای-مقیاس کوچک و کم{1}}نگهداری.
• جریان تاثیرگذار: ایده‌آل برای محیط‌های مسافت طولانی-پیچیده با قابلیت کنترل بالا.
• حفاظت ترکیبی: معمولاً با پوشش‌ها و بازدارنده‌های 3PE برای محافظت از موانع چندگانه یکپارچه می‌شود.
• از طریق انتخاب فناوری مناسب و نظارت هوشمند (به عنوان مثال، تنظیم پتانسیل از راه دور)، خطرات خوردگی را می توان به طور قابل توجهی کاهش داد، و اطمینان حاصل کرد که بیش از 30 سال عملیات میدانی ایمن را تضمین می کند.