CN108663408B - 一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，该方法包括：准备测试设备整流器、与整流器正极连接的临时阳极地床，以及串联在整流器负极和管道通电点之间的断路器；确定三个测试点的位置，且至少有相邻的两个测试点位于定向钻两侧；接通测试线路，给管道通电极化一段时间后，对断路器进行通电和断电操作，测量每个测试点的通断电电位偏移及管道电流变化，记录测试数据；根据测得的电位偏移和电流变化的结果，计算定向钻防腐层破损率。本发明的有益效果为：本方法基于实际的现场测试结果，测试结果准确性高，更具有参考价值，技术可行且经济，也为定向钻防腐层破损率确定提出了一种新思路。

Description

一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法
技术领域
本发明涉及钢质管道防腐技术领域，具体而言，涉及一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法。
背景技术
定向钻是工程技术行业的一种管道施工工艺，多用于石油、天然气管道建设中穿越河流、道路、山体等，由定向钻机进行定位钻孔、扩孔、清孔过程以后再进行管道回拖。在回拖过程中极容易对管道防腐层造成破坏，但是在一般情况下，定向钻埋深较深，无法对防腐层进行相应检测，对回拖后定向钻防腐层好坏无明确判断标准及方法。定向钻防腐层的好坏直接影响到管道阴极保护电流流失及对管道阴极保护长度的确定，亟需提出一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法对定向钻段防腐层的状况进行评价，同时作为定向钻是否需重新实施的依据及指导下一步阴极保护的实施设计。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，根据该方法更准确的判断定向钻防腐层的破损程度，从而作为定向钻是否重新实施及确定下一步阴极保护实施设计的依据。
本发明提供了一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：准备钢质油气管道定向钻防腐层破损率测试所需设备，并在测试场地实地考察后，将测试设备安装在测试点一侧，其中，测试设备包括：整流器，与所述整流器正极连接的临时阳极地床，以及串联在所述整流器负极和管道通电点之间的断路器；
步骤2：确定三个测试点的位置，且至少有相邻的两个测试点位于定向钻两侧；
步骤3：接通测试线路，给所述管道通电极化一段时间后，对所述断路器进行通电和断电操作，测量每个测试点的通断电电位偏移及管道电流变化，记录测试数据；
步骤4：根据测得的电位偏移和电流变化的结果，计算定向钻防腐层破损率。
作为本发明进一步的改进，步骤1中，所述整流器、所述断路器和所述临时阳极地床设置在远离定向钻穿越段最外侧测试点的一侧。
作为本发明进一步的改进，步骤1中，所述断路器设置在负载循环最小为75％以上，测试电流输出的断电负电位应小于-1200mv。
作为本发明进一步的改进，步骤1中，所述临时阳极地床与所述管道的距离大于10m，且垂直于所述管道，材料采用高硅铸铁阳极、混合金属氧化物阳极、钢管或镀锌钢管的一种。
作为本发明进一步的改进，步骤2中，所述测试点之间的间距相同。
作为本发明进一步的改进，步骤3中，在每个测试点安装参比电极用于测量通断电电位偏移及管道电流变化，参比电极使用饱和硫酸铜电极，所述饱和硫酸铜电极的误差不应超过±5mv。
作为本发明进一步的改进，步骤3中，通电极化的时间为30分钟，断路器通电时间为3.00s，断电时间为1.00s。
作为本发明进一步的改进，步骤3中，电位偏移及电流变化采用GB/T21446方法进行测试。
作为本发明进一步的改进，测试场地的电阻率不应大于150Ω·m。
作为本发明进一步的改进，步骤4中，根据测试点的电位偏移和管道电流变化结果计算定向钻防腐层破损率：
Figure BDA0001664830290000021
其中，Dr为定向钻防腐层破损率，ΔUa为定向钻一侧测试点通断电电位偏移，ΔUb为定向钻另一侧测试点的通断电电位偏移，ΔUc为一般线路段测试点的通断电电位偏移，ΔIa为定向钻一侧测试点通断电电流变化，ΔIb为定向钻另一侧测试点通断电电流变化，ΔIc为一般线路测试点的断通电电流变化。
本发明的有益效果为：本发明提出的钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法基于实际的现场测试结果得出，测试结果准确性高，技术可行且经济，通过方法不但可以确定防腐层的破损程度，还可以作为定向钻是否重新实施的依据，也可以作为下一步阴极保护设计的依据，更是为定向钻防腐层破损率的确定提出了一种新思路，具有很高的参考价值。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法的主流程示意图；
图2为本发明实施例所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法的测试简图。
图中，
1、整流器；2、断路器；3、管道。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，在使用该方法测试前，先准备测试仪器及相关材料，包括直流整流器、断路器、临时阳极地床、万用表、饱和硫酸铜电极、电缆等；然后查阅定向钻管道埋深、定向钻穿越长度、直流整流器供电条件以及现场是否受到外界杂散电流干扰，并确保测试场地的电阻率不大于150Ω·m，测量土壤电阻率采用GB/T21446中四极法进行测试，测量时，定向钻两侧测试点探针间距为定向钻管道埋深，另外一个线路测试点为该处线路管道埋深。探针垂直管道一字排列，管道与最近一支探针的距离等于或大于探针的间距。
具体实施时，该方法包括以下步骤：
步骤1：准备钢质油气管道定向钻防腐层破损率测试所需设备，并在测试场地实地考察后，将测试设备安装在测试点一侧，其中，测试设备包括：整流器1，与所述整流器2正极连接的临时阳极地床，以及串联在整流器1负极和管道3通电点之间的断路器2；
步骤2：确定三个测试点的位置，且至少有相邻的两个测试点位于定向钻两侧；
步骤3：接通测试线路，给管道3通电极化一段时间后，对断路器2进行通电和断电操作，测量每个测试点的通断电电位偏移及管道电流变化，记录测试数据；
步骤4：根据测得的电位偏移和电流变化的结果，计算定向钻防腐层破损率。
进一步的，步骤1中，整流器1、断路器2、临时阳极地床设置在远离定向钻穿越段最外侧测试点的一侧。
进一步的，步骤1中，断路器2设置在负载循环最小为75％以上，测试电流输出的断电负电位小于-1200mv，避免管道去极化后再极化的过程导致电位及电流波动问题，影响测试结果。
进一步的，步骤1中，临时阳极地床与管道3的距离大于10m，且垂直于管道3，材料采用高硅铸铁阳极、混合金属氧化物阳极、钢管或镀锌钢管的一种；确保安装后电场能更好覆盖被测试管道。
进一步的，步骤2中，测试点设置三个，测试点之间的间距相同，每个测试点均具备电位测试及电流测试功能。
进一步的，步骤3中，在每个测试点安装参比电极用于测量通断电电位偏移及管道电流变化，参比电极使用饱和硫酸铜电极，饱和硫酸铜电极的误差不应超过±5mv，提高现场测试精度。
进一步的，步骤3中，管道通电极化30分钟后，设置断路器2通断，断路器2可选用GPS同步断路器，设置断路器2通电时间为3.00s，断电时间为1.00s，提高现场测试精度。
进一步的，步骤3中，电位测试及电流测试采用GB/T21446方法进行测试。
进一步的，步骤3中，测试场地的电阻率不应大于150Ω·m，提高现场测试精度。
进一步的，步骤4中，根据测试点的电位偏移和管道电流变化结果计算定向钻防腐层破损率：
Figure BDA0001664830290000041
其中，Dr为定向钻防腐层破损率，ΔUa为定向钻一侧测试点通断电电位偏移，ΔUb为定向钻另一侧测试点的通断电电位偏移，ΔUc为一般线路段测试点的通断电电位偏移，ΔIa为定向钻一侧测试点通断电电流变化，ΔIb为定向钻另一侧测试点通断电电流变化，ΔIc为一般线路测试点的断通电电流变化。将定向钻防腐层破损程度量化，能更准确和直观的判断定向钻防腐层的破损程度，为定向钻是否需重新实施及指导下一步阴极保护的实施设计提供理论依据。
在具体使用时，
现以某项目河流定向钻为例，天然气定向钻穿越某河流，查阅相关资料，天然气管道管径813mm，壁厚15.9mm，防腐层采用三层PE加强级防腐，补口采用定向钻专用补口套，定向钻穿越长度为750m，最深埋深河底10m，给定通电点电位为-1150mV，断路器采用慢循环(通3.00s，断1.00s)，测试点A、B分别设置在定向钻穿越段两侧，测试点C设置在距测试点B750m一般线路段上，通电点设置在距离测试点C 20m处，测试场地的电阻率不大于150Ω·m。
具体步骤如下：
准备钢质油气管道定向钻防腐层破损率测量设备：30V/10A的整流器一台、GPS同步断路器1台、阳极地床、高阻抗万用表一台、误差不超过±5mv的饱和硫酸铜电极四只、1000mm*4mm*1mm扁铁5根、10mm2电缆若干；直流电源供电条件良好、现场不受到外界杂散电流干扰，并测量土壤电阻率，确保所在场地的电阻率不大于150Ω·m。
确定测试点，测试点A、B分别设置在定向钻穿越段两侧，测试点C设置在距测试点B750m一般线路段上，通电点设置在距离测试点C20m处。
安装设备，测量测试点的通断电电位偏移及管道电流变化：根据现场确定的整流器、断路器、阳极地床、测试点的位置，进行开挖安装，通电点连接整流器后连接阳极地床，阳极地床垂直于管道放置，最近阳极距离管道20m；安装完成后，确认接线无误后，给直流整流器通电，调节整流器的输出电流，使得靠近阳极地床的C测试桩通电电位达到1.15v；通电30分钟后，给直流整流器的负极与埋地管道引线间串联GPS同步断路器，设置断路器通电时间为3.00s，断电时间为1.00s，然后在每个测试点进行通断电电位偏移及通断电电流变化测量，测量5组并记录相关测量数据。
计算定向钻防腐层破损率：根据测得的电位偏移和电流变化的结果，去掉最大值和最小值，其它3组数据采用算术平均值得出每个测试点的电位偏移值和电流变化值，并由下列公式计算得出定向钻防腐层破损率：
Figure BDA0001664830290000061
其中，Dr为定向钻防腐层破损率，ΔUa为定向钻一侧测试点通断电电位偏移，ΔUb为定向钻另一侧测试点的通断电电位偏移，ΔUc为一般线路段测试点的通断电电位偏移，ΔIa为定向钻一侧测试点通断电电流变化，ΔIb为定向钻另一侧测试点通断电电流变化，ΔIc为一般线路测试点的断通电电流变化。
本发明提供的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法是基于实际现场测试结果，测试结果准确性高；测量实施过程也容易实现，方法可靠且经济，把防腐层的破损程度进一步用数学方式量化，也是对施工质量好坏的衡量，对进一步施工方案的设计和实施提供了依据，也为本领域技术人员对定向钻防腐层破损率的确定提出了一种新思路。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：准备钢质油气管道定向钻防腐层破损率测试所需设备，并在测试场地实地考察后，将测试设备安装在测试点一侧，其中，测试设备包括：整流器(1)，与所述整流器(1)正极连接的临时阳极地床，以及串联在所述整流器(1)负极和管道(3)通电点之间的断路器(2)；所述整流器(1)、所述断路器(2)和所述临时阳极地床设置在远离定向钻穿越段最外侧测试点的一侧；
步骤2：确定三个测试点的位置，且至少有相邻的两个测试点位于定向钻穿越段两侧；
步骤3：接通测试线路，给所述管道(3)通电极化一段时间后，对所述断路器(2)进行通电和断电操作，测量每个测试点的通断电电位偏移及管道电流变化，记录测试数据；
步骤4：根据测得的电位偏移和电流变化的结果，计算定向钻防腐层破损率：
Figure FDA0002752693100000011
其中，Dr为定向钻防腐层破损率，ΔUa为定向钻一侧测试点通断电电位偏移，ΔUb为定向钻另一侧测试点的通断电电位偏移，ΔUc为一般线路段测试点的通断电电位偏移，ΔIa为定向钻一侧测试点通断电电流变化，ΔIb为定向钻另一侧测试点通断电电流变化，ΔIc为一般线路测试点的断通电电流变化。
2.根据权利要求1所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，步骤1中，所述断路器(2)设置在负载循环为75％以上，测试电流输出的断电负电位应小于-1200mv。
3.根据权利要求1所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，步骤1中，所述临时阳极地床与所述管道(3)的距离大于10m，且垂直于所述管道(3)，材料采用高硅铸铁阳极、混合金属氧化物阳极或钢管中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，所述钢管为镀锌钢管。
5.根据权利要求1所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，步骤2中，所述测试点之间的间距相同。
6.根据权利要求1所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，步骤3中，在每个测试点安装参比电极用于测量通断电电位偏移及管道电流变化，参比电极使用饱和硫酸铜电极，所述饱和硫酸铜电极的误差不应超过±5mv。
7.根据权利要求1所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，步骤3中，通电极化的时间为30分钟，断路器通电时间为3.00s，断电时间为1.00s。
8.根据权利要求1所述的一种钢质油气管道定向钻防腐层破损率确定方法，其特征在于，测试场地的电阻率不应大于150Ω·m。
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