海洋石油平台生产分离器阴极保护.docx

2015年第32卷第5期石油化工腐蚀与防护CORROSIONPROTECTIONINPETROCHEMICALINDUSTRY专论

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海洋石油平台生产分离器阴极保护

王维锋1,陈超2,陈武2

(1.中海石油深圳分公司陆丰油田，广东深圳518067;

2.中海油能源发展股份有限公司上海环境工程技术分公司，上海200030)

摘要：生产分离器一般采用涂层和阴极保护联合的保护方式来抑制罐体内壁的腐蚀。南海东部海域油田生产水具有高温、高盐和高矿化度等特点，腐蚀性较强。在高温环境下，涂层容易脱落，如果阴极保护失效，罐体将遭受严重腐蚀。锌阳极不适用于高温环境，只有铝合金阳极可以使用。重点介绍了高温条件下生产分离器铝合金牺牲阳极阴极保护设计。

关键词：生产分离器高温涂层阴极保护

南海东部海域某油田步入后期开发，进入特高含水采油期，该油田生产水具有高温、高盐和高矿化度等特点。

1腐蚀情况介质

生产分离器作为油田的“心脏”设施，一旦出现腐蚀穿孔，有可能造成整个油田的停产[1]。表1为生产分离器生产水水质分析结果，油田生产水pH值偏弱酸性，氯离子浓度较高，具有较强的腐蚀性。

表1生产分离器生产水水质分析

分析项目

结果

pH值

6.92

电导率/(ms·cm-1)

44.9

p(Ca2+)/(mg·L-1)

898

p(Mg2+)/(mg·L-1)

137.5

p(Na*)/(mg·L-)

11213

p(K+)/(mg·L-1)

689

p(CI-)/(mg·L-1)

19432

p(S02-)/(mg·L-1)

488

p(HCO?7)/mg/

509

矿化度/(mg·L-1)

33367

生产分离器腐蚀性气体检测结果见表2。Pots等认为硫化氢和二氧化碳共存条件下腐蚀非常复杂，当Pco?/PH?s500时，以二氧化碳腐蚀为主，腐蚀产物主要为FeCO?。根据二氧化碳分压判断二氧化碳腐蚀性的经验规律，油田二氧化碳分压介于

0.021~0.21MPa,属于二氧化碳中等腐蚀(2)。

表2生产分离器腐蚀性气体检测结果

组成

体积分数

气体分压

H?S

45μL/L

18Pa

CO?

25%

0.1MPa

2生产分离器内腐蚀控制现状

该油田生产分离器防腐采用金属陶瓷涂层和阴极保护联合的保护方式。在平台停产期间，开罐对生产分离器罐进行检查，发现罐内涂层大面积脱落(见图1),对生产分离器罐体测厚时发现，罐体局部减薄严重。牺牲阳极安装不足1a,阳极溶解极不均匀，表面已经结成一层厚厚的硬壳，且有很多裂纹(见图2)。经查阅牺牲阳极完工资料，发现生产分离器内安装的阳极是锌合金阳极，根据GB50393—2008《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》,锌阳极在温度高于54℃的情况下可能发生极性逆转，而现场油田生产水温度约为97℃,因此锌阳极不能起到保护作用，反而将加速罐体的腐蚀。

为抑制生产分离器内腐蚀，需立即采用适宜现场工况的高温涂料重新涂装，并严格把控施工质量。为保证阳极使用效果，需根据相关标准，并结合罐内介质的电阻率、介质温度和涂层破损状况等因素，对铝阳极尺寸和用量重新进行设计。

收稿日期：2015-06-10;修改稿收到日期：2015-07-10。

作者简介：王维锋(1983-),本科，工程师，从事海洋石油生产工艺总结与腐蚀研究工作。E-mail:wangweif@cnooc.com.cn

专论石油化工腐蚀与防护CORROSIONPROTECTIONINPETROCHEMICALINDUSTRY2015年第32卷第5期

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图1涂层大面积脱落

图2牺牲阳极溶解不均匀

3高温牺牲阳极阴极保护设计

(1)保护面积

经计算，生产分离器需要阴极保护的面积为115m2。

(2)保护电流

保护电流密度i取50mA/m2

保护电流：I=1.2·i·S=1.2×0.05×115=6.9A

(3)牺牲阳极选型及发生电流

选用铝-锌-铟-镉高温牺牲阳极，型号为Al1C-2阳极规格为500mm×(115mm+135mm)×130mm,重为23kg阳极。

阳极发生电流：

阳极接水电阻：阳极当量半径：

式中：△E—阳极的驱动电位，取0.25VR—阳极的接水电阻，Q

p—油田生产水的电阻率，根据水质分析结

果，取22Ω·cmL—阳极长度，cm

r—阳极当量半径，cm

计算得阳极发生电流I=1.18A

(4)牺牲阳极理论用量计算

根据所需电流量，按下式计算所需要的阳极

质量：