海洋石油桩腿保护装置的优化

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原桩腿外加电流阴极保护装置存在的主要问题及分析

存在的主要问题

阴极电缆、参比电极电缆无法固定。阳极提升装置-手动绞车收放困难。阳极电缆防护等级低、承重绳风阻较大。阴极、参比电极电缆无法满足海洋石油161升降工况要求。参比电极失效。

对存在问题的分析

1）海洋石油161正常作业期间，桩腿顶部到固桩室顶部约有25m左右的高度。阴极电缆、参比电极电缆从桩腿顶部沿桩腿下降至固桩室顶部无法固定；而且与桩腿顶部边缘摩擦而局部破坏，对人员及设备正常运行造成安全隐患；要解决此问题重新设计此两根电缆的固定方式，从根本上解决无法固定的问题。但因桩腿本身是可升降式的，无法采取常规的电缆固定方式-焊接马脚固定电缆。可考虑将电缆固定在钢丝绳上，钢丝绳固定在桩腿上，同时钢丝绳具备方便拆装的条件。2）原系统辅助阳极提升装置为手摇式绞车，收放时需较多人工时，费时费力；而且是高空舷边作业，安全风险较大。此问题可考虑将手动绞车改为气动或电动形式的绞车，综合考虑改造的周期及费用，电动绞车更适合。3）原系统阳极电缆为无铠装电缆，收放时易与承重绳缠绕、摩擦，造成电缆磨损及收放困难，严重影响系统的安全、稳定运行；承重绳和阳极电缆在风力较大时所受风阻较大，可使阳极电缆与海洋石油161边缘摩擦，损坏电缆。解决此问题可考虑改变辅助阳极的连接方式，通过一根带有一定拉力强度的电缆连接至辅助阳极，既保证电流的有效传递、又满足了作为承重绳的强度需求。4）原系统阴极、参比电极电缆分别沿各自桩腿经过各自固桩室连接至恒电位仪处，中间没有接线盒或者连接插座，海洋石油161升降时必须剪断，恢复困难（海洋石油161重新定位后可能造成电缆长度无法满足要求）、可操作性差；此问题可通过增加接线盒、连接插座的方式解决。5）本套系统共有两套参比电极、分别安装在2、3号桩腿中，系统中使用的参比电极为锌铝硅参比电极，一套用于控制、一套用于监视。相对于桩腿有效电位范围为0-0.25V，通过恒电位仪显示面板发现，恒定电流输出时两个参比电极电位相差较大，可以初步判断为一个或两个参比电极已失效。此问题如采取更换参比电极的风险很大，需要人下到桩腿内部最下方，且需要内部焊接。综合考虑其风险及施工难度因素，考虑增加一套外部参比电极，可定期将新增的参比电极投入使用，监控及调整发散电流，使其在正常保护电位范围之内。

对原桩腿外加电流阴极保护系统存在的问题改造

1）固定阴极、参比电极电缆。在桩腿顶部和固桩室上面用槽钢焊接两个钢丝绳支架，从桩腿顶部到固桩室上面安装一根直径为10mm不锈钢钢丝绳，利用拆卸方便及可调松紧的花篮螺丝拉紧钢丝绳，阴极电缆、参比电极电缆固定在钢丝绳上；为了防止电缆在固定桩顶部磨损，在可能磨损部位增加胶皮套管。2）辅助阳极提升装置改为电动提升绞车。为了解决原辅助阳极升降困难及安全问题，通过现场调研及综合考虑，在每座固桩室顶部增加1台电动绞车。海洋石油161在各种工况条件下，如升降海洋石油161、拖航时均可利用电动绞车方便的收放辅助阳极，保证了该系统及时有效的投入运行状态。3）采用新型阳极电缆。原系统中阳极电缆为无铠装电缆且需要借助承重绳连接辅助阳极进入工作状态。本次改造采用的阳极电缆为耐海水腐蚀且具有一定强度的铠装电缆。该电缆内部含有一根钢丝绳，具有一定的强度，外部采用耐海水性能较好的绝缘外层，规格为1*6mm2。改造后的阳极电缆能有效解决原系统中存在的外层磨损、风阻较大的问题；同时也将原来的承重绳取消了，既方便了整个系统的操作，又保证了其安全长久运行。4）阴极、参比电极电缆增加连接插座。阴极、参比电极到恒电位仪的电缆设置水密防爆插座，水密防爆插座安装在固桩室顶部。在海洋石油161升降时可方便地断开阴极、参比电极电缆，大大增加此装置的可操作性。5）采用便携式参比电极设置工作电流。原系统中因两个参比电极电位显示值存在较大差异，怀疑一个或两个已经失效。系统改造调试时采用便携式银/氯化银参比电极测量桩腿电位，作为恒电位仪输出电流调整依据。若桩腿保护电位达到-0.8～-1.05V（相对于便携式银/氯化银参比电极），则保持现有电流输出。如确认原系统参比电极失效，可备用一套便携式参比电极。

本文作者：高连烨穆胜军许海东李桂忠孙金伟张洪涛许涛谭静轩李艳莉作者单位：中海油能源发展采油服务公司