Tecnologia di protezione catodica nei giacimenti di petrolio e gas onshore

La tecnologia di protezione catodica è fondamentale anche nelle applicazioni onshore nei giacimenti di petrolio e gas, utilizzata principalmente per prevenire la corrosione delle strutture metalliche da parte del suolo, delle acque sotterranee e dei mezzi trasportati.

1. Condotte interrate

• Linee di flusso
• Condutture di trasmissione
• Condotte iniezione acqua/gas

2. Serbatoi di stoccaggio

• Piastre di fondo esterne ed interne di serbatoi di stoccaggio del petrolio greggio
• Serbatoi per il trattamento dell'acqua prodotti

3. Bene strutture del sito

• Pareti esterne dell'involucro
• Attrezzatura della testa pozzo

4. Attrezzature della stazione

• Il terreno-contatta le strutture di supporto nella parte inferiore dei separatori e degli scambiatori di calore
• Sistemi di messa a terra

1. Metodo dell'anodo sacrificale

Scenari applicativi:

• Condutture a breve-distanza o piccoli serbatoi di stoccaggio.
• Siti di pozzi remoti senza alimentazione stabile.

Materiali anodici comuni:

• Lega di magnesio (Mg): tensione di pilotaggio elevata, adatta per terreni ad alta-resistività.
• Lega di zinco (Zn): bassa tensione di pilotaggio, adatta per terreni a bassa-resistività.

Metodi di installazione:

• Condotte: anodi sacrificali installati su entrambi i lati.
• Serbatoi di stoccaggio: anodi disposti a griglia o ad anello, distribuiti uniformemente sotto il fondo del serbatoio.

2. Metodo della corrente impressa

Scenari applicabili:

• Condotte di trasmissione o condotte interrate di stazioni.
• Grandi superfici inferiori della piastra inferiore del serbatoio di stoccaggio.

Componenti chiave:

1)Anodi ausiliari:

• Anodo in ghisa ad alto-silicio (HSCI): compatibilità con il terreno resistente agli acidi-, durata di servizio di 20-30 anni.
• Anodo MMO: elevata resistenza, leggero, corrente di uscita-elevata, durata di servizio di 25~40 anni.

2) Raddrizzatore del trasformatore: modalità operative multiple (potenziale/corrente/tensione costante).

3) Letti a terra dell'anodo:

• Letti interrati poco profondi: costruzione semplice, grande ingombro.
• Basi profonde e ben interrate: bassa resistenza di messa a terra, ingombro compatto.

1. Protezione delle condotte interrate

Anodi sacrificali:

• Anodi in lega di magnesio per deserti/aree ad alta-resistività (ad es. giacimento petrolifero dello Xinjiang).
• Anodi in lega di zinco per ambienti argillosi umidi (ad esempio, giacimento di gas del Sichuan).

Corrente impressa:

• Basi di terra distribuite + raddrizzatori intelligenti (ad es. Gasdotto Ovest-Est).
• CIPS (Close Interval Potential Survey) per controlli periodici di efficacia della protezione.

2. Protezione del serbatoio

Esterno piastra fondo serbatoio:

• Anodo sacrificale: anodi di Mg/Zn in disposizione a griglia/anello per una distribuzione uniforme della corrente.
• Corrente impressa: anodi mesh MMO, anodi flessibili (es. serbatoi greggio da 100.000 m³).

Protezione interna:

• Serbatoi dell'acqua prodotta: anodi in lega di Al sospesi (ad es. Al-Zn-In) nei liquidi dei serbatoi.

3. Bene protezione del sito

Esterno dell'involucro:

• Anodi di zinco saldati direttamente alle sezioni inferiori dell'involucro (ad esempio, pozzi di shale gas).
• Celle di messa a terra dell'involucro" per evitare interferenze di corrente vagante.

Attrezzatura della testa pozzo:

• Rivestimento combinato + protezione anodo di Mg.

4. Protezione delle apparecchiature della stazione

Fondazioni del separatore/scambiatore di calore:

• Blocchi di anodi di Mg pre-integrati in fondazioni di cemento.

Sistemi di messa a terra:

• Elettrodi di messa a terra in acciaio rivestito di zinco- o con anodo di zinco.

1. Ambienti ad alto contenuto di H₂S

Problema:

• L'H₂S accelera la corrosione localizzata (ad esempio, la rottura da stress da solfuro).

Soluzione:

• Aumenta il potenziale di protezione a -0,85~-0,95 V (rispetto a CSE).
• Utilizzare materiali anodici resistenti allo zolfo-(ad esempio, leghe di alluminio specializzate).

2. Interferenza di corrente vagante

Fonti:

• Trasmissione ad alta-tensione adiacente, ferrovie elettrificate, altri sistemi CP.

Soluzione:

• Rilievi di correnti vaganti per individuare zone/sorgenti di interferenza.
• Installare letti di drenaggio attuali.

3. Corrosione dell'area del terreno ghiacciato

Problema:

• I cicli di gelo-disgelo del suolo provocano il distacco del rivestimento e variazioni stagionali della resistività.

Soluzione:

• Letti di terra ad anodo profondo.
• Anodi compatibili con la bassa-temperatura (ad es. Mg ad alta-purezza).

4. Corrosione microbica (MIC)

Problema:

• Proliferazione dei batteri solfato{0}riduttori (SRB) nei terreni anaerobici.

Soluzione:

• Biocidi combinati + protezione catodica.
• Mantenere i potenziali al di sotto di -0,95 V (inibisce l'attività dell'SRB).

1. Monitoraggio potenziale:

• Elettrodi di riferimento CSE portatili: misurazioni regolari del potenziale di tubazioni/serbatoi.
• Sonde di polarizzazione + stazioni di test intelligenti: monitoraggio del potenziale di protezione/corrente vagante in tempo reale-.

2. Monitoraggio intelligente:

• Trasmissione dati remota dal raddrizzatore tramite reti cablate/wireless/fibra/mobile.
• Ispezioni con droni per stazioni di prova (applicabili alle condotte di trasmissione).

3. Cicli di manutenzione:

• Massa rimanente dell'anodo sacrificale controllata ogni 5 anni.
• Sistemi a corrente impressa: raddrizzatori/resistenza del letto di terra ispezionati semestralmente-.

1. Internazionale:

• ISO 15589-1: Industrie petrolifere, petrolchimiche e del gas naturale - Protezione catodica dei sistemi di condotte - Parte 1: Condotte terrestri.
• NACE SP0169-2024: Controllo della corrosione esterna su sistemi di tubazioni metalliche sotterranee o sommerse.

2. Nazionale (Cina):

• GB/T 21448-2017: Standard tecnico di protezione catodica per condotte in acciaio interrate.
• SY/T 5919-2009: Codice di gestione tecnica per la protezione catodica delle condotte di acciaio interrate.

• Impianto centrale di lavorazione del petrolio greggio e del gas del blocco 9 dell'Iraq.
• Campo petrolifero di Rumaila AMBITO BASE Q3/Q4 2023 CP Materiali.
• Sistema CP temporaneo per conduttura esterna del giacimento petrolifero Majnoon.
• Progetto del giacimento petrolifero di Daqing Gulong Shale Oil.
• Giacimento petrolifero di Tarim (Xinjiang) Giacimento di gas Bozi-Dabei.
• Giacimento di gas di scisto del Sichuan meridionale della CNPC.

Per i giacimenti di petrolio/gas onshore, la protezione catodica richiede progettazioni flessibili basate sulle caratteristiche del terreno, sulla corrosività dei mezzi e sul tipo di struttura:

• Anodi sacrificali: adatti per applicazioni su piccola-scala e con-bassa manutenzione.
• Corrente impressa: ideale per ambienti complessi/a lunga-distanza con elevata controllabilità.
• Protezione combinata: generalmente integrata con rivestimenti 3PE e inibitori per una protezione multi-barriera.
• Attraverso un'adeguata selezione della tecnologia e un monitoraggio intelligente (ad esempio, regolazione remota del potenziale), i rischi di corrosione possono essere significativamente ridotti, garantendo oltre 30 anni di funzionamento sicuro sul campo.