Kathodische beschermingstechnologie in olie- en gasvelden op land

Kathodische beschermingstechnologie is ook van cruciaal belang bij toepassingen in olie- en gasvelden op land, en wordt voornamelijk gebruikt om corrosie van metaalinstallaties door bodem, grondwater en getransporteerde media te voorkomen.

1. Ingegraven pijpleidingen

• Stroomlijnen
• Transmissiepijpleidingen
• Water-/gasinjectiepijpleidingen

2. Opslagtanks

• Externe en interne bodemplaten van opslagtanks voor ruwe olie
• Geproduceerde waterbehandelingstanks

3. Faciliteiten op de putlocatie

• Behuizing buitenmuren
• Wellhead-apparatuur

4. Stationuitrusting

• Bodem-die in contact komt met steunstructuren aan de onderkant van afscheiders en warmtewisselaars
• Aardingssystemen

1. Opofferingsanodemethode

Toepassingsscenario's:

• Pijpleidingen over korte- afstanden of kleine opslagtanks.
• Afgelegen putlocaties zonder stabiele stroomvoorziening.

Gemeenschappelijke anodematerialen:

• Magnesiumlegering (Mg): Hoge aandrijfspanning, geschikt voor bodems met een hoge- weerstand.
• Zinklegering (Zn): Lage stuurspanning, geschikt voor bodems met lage- weerstand.

Installatiemethoden:

• Pijpleidingen: Aan beide zijden zijn opofferanodes geïnstalleerd.
• Opslagtanks: Anodes gerangschikt in raster- of ringpatronen, gelijkmatig verdeeld onder de tankbodems.

2. Onder de indruk van de huidige methode

Toepasselijke scenario's:

• Transmissiepijpleidingen of in het station begraven pijpleidingen.
• Grote bodemplaat van de opslagtank.

Belangrijkste componenten:

1) Hulpanodes:

• Hoge-silicium-gietijzeranode (HSCI): zuur-resistente bodemverdraagzaamheid, levensduur van 20-30 jaar.
• MMO-anode: hoge sterkte, lichtgewicht, hoge-nominale uitgangsstroom, levensduur van 25~40 jaar.

2) Transformatorgelijkrichter: meerdere bedrijfsmodi (constant potentieel/stroom/spanning).

3) Anode-grondbedden:

• Ondiepe ingegraven grondbedden: eenvoudige constructie, grote voetafdruk.
• Diepe, goed geaarde bedden: lage aardingsweerstand, compacte voetafdruk.

1. Bescherming van begraven pijpleidingen

Opofferingsanodes:

• Anodes van Mg-legeringen voor woestijnen/gebieden met hoge{0}} weerstandsvermogen (bijvoorbeeld het olieveld van Xinjiang).
• Anodes van zinklegering voor vochtige kleiomgevingen (bijv. Sichuan-gasveld).

Onder de indruk stroom:

• Gedistribueerde grondbedden + slimme gelijkrichters (bijv. West-Oost-gaspijpleiding).
• CIPS (Close Interval Potential Survey) voor periodieke controles van de effectiviteit van de bescherming.

2. Tankbescherming

Tankbodemplaat buitenkant:

• Opofferingsanode: Mg/Zn-anodes in raster-/ringindeling voor uniforme stroomverdeling.
• Ingedrukte stroom: MMO mesh-anodes, flexibele anodes (bijv. 100.000 m³ ruwe tanks).

Interieurbescherming:

• Geproduceerde watertanks: hangende anoden van Al-legering (bijv. Al-Zn-In) in tankvloeistoffen.

3. Bescherming van de putlocatie

Buitenkant behuizing:

• Zn-anodes die rechtstreeks op de onderste delen van de behuizing zijn gelast (bijvoorbeeld schaliegasbronnen).
• Behuizing met aardingscellen" om zwerfstroominterferentie te voorkomen.

Bronapparatuur:

• Gecombineerde coating + Mg-anodebescherming.

4. Bescherming van stationapparatuur

Funderingen afscheider/warmtewisselaar:

• Mg-anodeblokken vooraf-ingebed in betonnen funderingen.

Aardingssystemen:

• Met zink-gecoat staal of aardelektroden met zinkanode.

1. Omgevingen met hoge H₂S

Probleem:

• H₂S versnelt plaatselijke corrosie (bijvoorbeeld spanningsscheuren door sulfide).

Oplossing:

• Verhoog het beschermingspotentieel tot -0,85~-0,95V (vs. CSE).
• Gebruik zwavel-resistente anodematerialen (bijvoorbeeld gespecialiseerde Al-legeringen).

2. Zwerfstroominterferentie

Bronnen:

• Aangrenzende hoog-transmissie, geëlektrificeerde spoorwegen, andere CP-systemen.

Oplossing:

• Verdwaalstroomonderzoeken om interferentiezones/bronnen te identificeren.
• Installeer huidige drainagebedden.

3. Bevroren bodemgebied Corrosie

Probleem:

• Bodembevriezing-dooicycli veroorzaken het loskomen van de coating en seizoensgebonden veranderingen in de weerstand.

Oplossing:

• Diepe anode-grondbedden.
• Anodes die compatibel zijn met lage- temperaturen (bijvoorbeeld Mg met hoge- zuiverheid).

4. Microbiële corrosie (MIC)

Probleem:

• Sulfaat-reduceert de proliferatie van bacteriën (SRB) in anaërobe bodems.

Oplossing:

• Gecombineerde biociden + kathodische bescherming.
• Handhaaf de potentiaal onder -0,95V (remt SRB-activiteit).

1. Potentiële monitoring:

• Draagbare CSE-referentie-elektroden: Regelmatige metingen van pijpleiding-/tankpotentiaal.
• Polarisatiesondes + slimme teststations: realtime beschermingspotentieel/zwerfstroombewaking.

2. Slimme monitoring:

• Gegevensoverdracht met gelijkrichter op afstand via bekabelde/draadloze/glasvezel/mobiele netwerken.
• Drone-inspecties voor teststations (van toepassing op transportleidingen).

3. Onderhoudscycli:

• Resterende massa van de opofferingsanode wordt elke 5 jaar gecontroleerd.
• Onder de indruk van huidige systemen: Gelijkrichters/grondbedweerstand halfjaarlijks geïnspecteerd.

1. Internationaal:

• ISO 15589-1: Aardolie-, petrochemische en aardgasindustrieën - Kathodische bescherming van pijpleidingsystemen - Deel 1: Pijpleidingen op land.
• NACE SP0169-2024: Beheersing van externe corrosie op ondergrondse of ondergedompelde metalen leidingsystemen.

2. Binnenlands (China):

• GB/T 21448-2017: Technische norm voor kathodische bescherming voor begraven stalen pijpleidingen.
• SY/T 5919-2009: Technische beheercode voor kathodische bescherming van begraven stalen pijpleidingen.

• Irak Blok 9 Centrale verwerkingsfaciliteit voor ruwe olie en gas.
• Rumaila Oilfield BASISBEREIK Q3/Q4 2023 CP-materialen.
• Majnoon Oilfield extern pijpleiding tijdelijk CP-systeem.
• Daqing olieveld Gulong schalieolieproject.
• Tarim-olieveld (Xinjiang) Bozi-Dabei-gasveld.
• CNPC Zuid-Sichuan schaliegasveld.

Voor olie-/gasvelden op land vereist kathodische bescherming flexibele ontwerpen op basis van bodemkenmerken, mediacorrosiviteit en typen faciliteiten:

• Opofferanodes: geschikt voor kleinschalige-, onderhoudsarme- toepassingen.
• Onder de indruk van stroom: Ideaal voor lange- afstanden/complexe omgevingen met hoge beheersbaarheid.
• Gecombineerde bescherming: Meestal geïntegreerd met 3PE-coatings en remmers voor bescherming tegen meerdere- barrières.
• Door de juiste technologieselectie en slimme monitoring (bijvoorbeeld potentiaalaanpassing op afstand) kunnen de corrosierisico's aanzienlijk worden verminderd, waardoor meer dan 30 jaar veilig gebruik in het veld wordt gegarandeerd.