外防腐層和陰極保護是集輸管道腐蝕防護最經濟有效的方式，埋地管道防腐層破損點通過吸收陰極保護電流，使管道表面陰極極化，極化電位達到-0.85~-1.2 VCSE區間時能夠有效抑制腐蝕的發生。為使管道達到全面保護，陰極保護保護率 （管道極化電位負于-0.85 VCSE長度占管道總長度百分比） 應達到100%。沒有絕緣就沒有陰極保護，為防止陰保電流的流失要將保護構筑物與非保護構筑物進行電絕緣。和電絕緣相對應，被保護構筑物系統間的電連續性是陰極保護的又一條件。集輸管網中間串聯有眾多集氣站，新建管道多采取就近跨接的方式實行聯合陰極保護，多條管線通過陰極保護跨接連為一體，每個陰保站保護范圍未知，給每條管道提供保護的陰保站數量和位置未知，給陰極保護管理，特別是陰極保護電位的常規測試以及密間隔測試 （CIPS） 帶來難題,陰極保護遠程監測系統融合傳統陰極保護測試方法，可實現對通電電位、斷電電位、交流電壓等參數的準確測量、自動檢測及預處理、無線數據傳輸和服務器數據管理等功能。進而實現陰極保護電位數據的遠程監測和管理等功能，提升陰極保護管理的信息化、智能化水平。

本文通過一系列的現場測試、排查工作，明確蘇里格典型區塊陰極保護存在的主要問題，通過針對性的優化措施以及陰極保護數字化升級改造的成功實施，使得陰極保護有效性得到明顯提升，實現陰極保護管理的信息化、智能化。

1 蘇里格氣田典型區塊陰極保護概況

此區塊共有管線8條，共計249.578 km。共有三座外加電流陰極保護站，分別安裝于第B處理廠、第C處理廠、蘇54-a集氣站。2016年管線始末點通電電位測試結果顯示 （表1），根據GB/T 21448-2008進行陰極保護效果評價，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,不達標管線里程為69.078 km。即便以通電電位作為評價標準，保護率也僅為72.3%,如果以斷電電位作為評價標準，保護率更低。

2 陰極保護現場評價與問題分析

依據GB 21446-2007《埋地鋼質管道陰極保護參數測量方法》中相關要求測試陽極地床接地電阻,結合恒電位儀輸出參數日常記錄數據，分析陽極地床接地電阻過高原因；采用電位法結合饋電試驗確定絕緣裝置有效性以及管線之間電連續性質量。

2.1 輔助陽極地床

在調研中發現，此區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置電位只能調節至-0.96 VCSE,所能提供的陰保電流不能滿足正常的陰極保護所需。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，建議進行陽極地床更換。且根據前面的討論，宜更換成深井陽極地床，深井陽極地床的設計、安裝、運行與維護等技術要求應符合SY/T 0096-2013 《強制電流深陽極地床技術規范》的規定。

蘇里格氣田陰保站都建在天然氣處理廠或者集氣站內，二者內部都有諸多的埋地管道和接地系統，目前處理廠和集氣站內部埋地結構物還未進行陰極保護，不存在陰極保護系統之間的干擾問題，但考慮到以下幾點因素，應合理進行陽極地床的設計和選址。（1） 存在臨近管道或其他埋地構筑物的屏蔽；（2） 后期站內新建區域陰極保護系統與目前線路陰極保護系統之間存在干擾；（3） 不同季節土壤條件明顯變化，陽極地床接地電阻呈季節性變化；（4） 陽極的布置應使保護電流在被保護系統表面均勻分布；（5） 兼顧經濟因素。同時，滿足相關國家和行業標準GB/T 21448-2008 《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》[10]和GB/T 33378-2016 《陰極保護技術條件》的要求，使其性能、壽命、經濟性最佳。

2.2 被保護管道關鍵要素測試

2.2.1 電連續性排查 被保護的構筑物的不同部分之間需安裝導電跨接，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，現場調查發現，此兩段管線與蘇3-3干線A段跨接線已斷開，測試過程測試數據如表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段進行重新跨接，對比跨接前后的電位值 （表3），發現蘇C干線A段電位略有正向偏移，這是因為陰保電流被另外兩條管線吸收導致，蘇C干線B段和蘇C干線C段電位均電位負向偏移明顯，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筑物吸收導致，蘇里格區域出現過由于管道保溫鋁板通過與抱箍扁鐵直接接觸而導致站內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 聯合保護帶來的管理難題

首先由于埋地管網情況復雜，服役時間長短不一，防腐層類型及質量不同，造成陰極保護電流分布不均勻；其次由于管網串聯集氣站較多，管道容易發生絕緣失效、金屬搭接、與油田地面設施的防雷/靜電技術不匹配等問題。因此有必要對陰極保護站、管道沿線電位，管道之間的絕緣性和電連續性加強檢測頻率和準確性，及時發現陰極保護運行中出現的問題并進行優化。目前多采用人工檢測，第三處理廠片區管線覆蓋區域跨度大，沿線地理地形環境復雜多變，且一個陰保站保護多條管線、區域內含有多個陰保站等工況，給常規的人工檢測和管理造成了更大的難度，浪費大量的人力、物力和財力資源，且人工測試存在如下。

（1） 數據準確性難以保證，依賴于測試人員的專業技能和專用設備，環境變化影響較大，有干擾時準確性更低。

（2） 滾動式建設導致恒電位儀為多廠家、多代產品，且不具備遠程監測和控制功能，在測試斷電電位和調節恒電位儀的輸出時，需要現場安裝斷路器和適時調節。

（3） 后期管線如果受到干擾，難以準確評判陰極保護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現。

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

3 優化處理與效果

3.1 劃分陰保范圍

對于集輸管道聯合陰極保護狀況，要想準確測量管道斷電電位，最好的方式是在每個陰保站上串聯同步斷路器，但此方法的前提是要劃清陰極保護范圍，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。此次研究的典型區域在最初的狀態并不是獨立的陰保系統，后來經過現場排查發現第二處理廠保護多條管道，這些管道同時還被其他陰保站保護，同時第二處理廠陽極地床接地電阻已達到48 Ω，恒電位儀基本不能輸出，綜上分析，將B處理廠和C處理廠之間聯絡線在B處理廠處斷開，此時此區域的9條管道就只受第三處理廠和蘇54-1兩個陰保站保護，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，管線保護端與非保護端絕緣失效，懷疑鋁箔導致導通的可能性很大，但由于管道與鋁箔的搭接點太多，無法針對搭接點進行針對性優化，因此，現場采取將絕緣法蘭外側的一圈鋁箔包裹層拆除，將此處搭接斷開后，C處理廠陰保站單獨保護蘇C干線、b號站來氣管道、d號站來氣管道，絕緣法蘭外側管道電位明顯變負，且都能滿足-850 mV準則，鋁箔包裹層拆除后現場如圖4所示，具體測試數據如表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方式，目前回路電阻達到6.4 Ω，同時由于C處理廠保護管線較多，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，前期通過饋電試驗確定新建陰保站和C處理廠以及蘇54-a站協同保護時輸出參數的選取以及保護效果。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，整個區域的管線首末端陰保電位均達標，測試結果詳見表5。

3.4 陰極保護智能化管理系統的應用

由于集輸管道陰極保護復雜性，給常規測試帶來很大的挑戰，難以測試極化電位測試數據可靠性、故障診斷時效性和專業性不足等問題，因此亟需提升陰保管理的信息化、智能化水平，減少站內人工陰保數據采集及設備操作任務，從而提高測量數據的準確性。

陰極保護遠程監測系統是集成了陰保檢測技術、智能儀表技術、無線通信技術和計算機網絡技術等多學科領域的數據監測系統。該系統主要由智能測試樁、數據傳輸網絡和主站服務器三部分構成，系統架構如圖5所示。

陰極保護遠程監測系統主要功能：（1） 服務器管理軟件采用 B/S架構，實現數據接收、歷史數據查詢和監測點的遠程控制等；（2） 采用GPRS無線數據通信網絡，支持實時傳輸和批量傳輸；（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） 可實現試片斷電法的斷電電位測試，電位遠程監測終端自動通斷；（5） 自動采集和存儲數據，支持實時傳輸和存儲后批量傳輸；（6） 具有可遠程設置的觸發閾值，超閾值后自動啟動并傳輸數據；（7） 設備采用低功耗設計，采用專用電池供電；（8） 服務器具有數據查詢和短信報警功能。

在B處理廠和C處理廠之間的聯絡線上選取三處安裝陰極保護智能遠程監測終端，通過管理軟件可以查看各監測部位埋地管道的電位等數據。可以實時顯示智能測試樁監測的數據，包括運行狀態、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。

針對每個監測點，軟件上可以查看通電電位、斷電電位值隨時間的變化。電位監測結果顯示：監測點電位均滿足GB/T 21448-2008 《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》相關要求，電位波動較明顯的幾處均由恒電位儀輸出變化導致，電位較平穩，不存在直流雜散電流干擾。

4 結論

（1）蘇里格氣田典型區塊陰極保護有效率以通電電位來評價也僅為72.3%,通過現場詳細測試，明確被保護管道與現有接地系統意外搭接，管線之間導電跨接線斷開是導致保護電流漏失，陰保效果不佳甚至失效的主要因素，經過現場的優化處理后研究區塊內管線保護率提升至100%。

（2）集輸管道陰極保護系統由于滾動式建設、聯合保護導致陰極保護范圍不清，進而導致無法對陰極保護極化電位進行日常檢測以及密間隔電位 （CIPS） 測試，需要統籌梳理，明確陰極保護范圍，并對陰極保護資料加強管理；

（3）陰極保護智能化管理系統的成功應用，提升了陰保管理的信息化、智能化水平，減少人工陰保數據采集及設備操作任務，提高了測量數據的準確性，根本上解決集輸管道陰極保護復雜性給陰極保護電位常規測試帶來的難題。