अपतटीय तेल और गैस क्षेत्र परियोजनाओं में कैथोडिक संरक्षण (सीपी) प्रौद्योगिकी

अपतटीय तेल और गैस क्षेत्र परियोजनाओं में कैथोडिक सुरक्षा (सीपी, कैथोडिक प्रोटेक्शन) तकनीक महत्वपूर्ण है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से समुद्री जल, समुद्र तल की मिट्टी और ज्वारीय क्षेत्रों के संपर्क में आने वाली धातु सुविधाओं (जैसे प्लेटफॉर्म, पाइपलाइन, उपसमुद्र उपकरण) के विद्युत रासायनिक क्षरण को रोकने के लिए किया जाता है।

स्थिर अपतटीय प्लेटफार्म (जैकेट और टॉपसाइड)

• जैकेट पैर: समुद्री जल और समुद्र तल की मिट्टी में डूबी सहायक संरचनाएँ।
• जैकेट ट्यूबलर जोड़: वेल्डेड क्षेत्र जंग लगने का खतरा होता है।
• ऊपरी तरफ समर्थन संरचनाएं: जलमग्न खंड।

उपसमुद्र पाइपलाइनें

• कार्बन स्टील पाइपलाइन: बाहरी दीवारें समुद्री जल के संपर्क में; आंतरिक दीवारें संक्षारक मीडिया (उदाहरण के लिए, CO₂, H₂S) का परिवहन कर सकती हैं।
• इंसुलेटेड पाइपलाइन (उदाहरण के लिए, पाइप-में-पाइप): कैथोडिक परिरक्षण को रोकने के लिए विशेष डिजाइन की आवश्यकता होती है।

उपसमुद्र उत्पादन प्रणाली

• क्रिसमस ट्री, मैनिफ़ोल्ड्स: उच्च{{0}मूल्य वाले उपकरण लंबे समय तक समुद्री जल में डूबे रहते हैं।
• जंपर्स, राइजर: गतिशील भार वाले क्षेत्र थकान क्षरण के प्रति संवेदनशील होते हैं।

एफपीएसओ (फ्लोटिंग प्रोडक्शन स्टोरेज और ऑफलोडिंग यूनिट्स)

• पतवार: समुद्री जल के संपर्क में स्टील प्लेटें।
• गिट्टी टैंक: बंद नमी वाले स्थान, जहां जंग लगने का खतरा होता है।

सबसी केबल्स और ग्राउंडिंग सिस्टम

• केबल कवच परतें: धातु कवच परतों को संक्षारण संरक्षण की आवश्यकता होती है।
• एनोड ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड: आवारा धारा क्षरण को रोकें।

1. बलि एनोड सीपी (एसएसीपी)

लागू परिदृश्य:

• समुद्री जल पर्यावरण.
• छोटी संरचनाएँ या स्थानीयकृत सुरक्षा।
• बिजली आपूर्ति के बिना जलमग्न सुविधाएं।

सामान्य एनोड सामग्री:

• एल्यूमीनियम मिश्र धातु एनोड: सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, ड्राइविंग वोल्टेज -1.1V (बनाम Ag/AgCl), जीवनकाल 25-50 वर्ष।
• जिंक मिश्र धातु एनोड: ड्राइविंग वोल्टेज -1.05V, कम तापमान या कम लवणता वाले पानी के लिए उपयुक्त।

स्थापना विधियाँ:

• वेल्डिंग या बोल्टिंग (उदाहरण के लिए, प्लेटफ़ॉर्म पैर, पाइपलाइन)।
• निलंबित स्थापना (उदाहरण के लिए, एफपीएसओ गिट्टी टैंक)।

2. छोटा सा भूतपुनर्निर्धारित वर्तमान सीपी (आईसीसीपी)

लागू परिदृश्य:

• बड़ी संरचनाएं (उदाहरण के लिए, एफपीएसओ पतवार, अपतटीय प्लेटफार्म)।
• उच्च{{0}वर्तमान-मांग वाले क्षेत्र (जैसे, कठोर संक्षारक वातावरण या गंभीर रूप से ख़राब कोटिंग्स)।
• गहरे पानी की परियोजनाएँ (बलिदान एनोड प्रतिस्थापन कठिन है)।

ज़रूरी भाग:

सहायक एनोड:

• MMO anodes (Mixed Metal Oxide): Suitable for seawater, lifespan >20 साल.
• प्लैटिनम - नाइओबियम एनोड: उच्च वर्तमान आउटपुट, अम्लीय वातावरण के लिए प्रतिरोधी।
• ट्रांसफार्मर रेक्टिफायर: संदर्भ इलेक्ट्रोड फीडबैक के आधार पर करंट को स्वचालित रूप से समायोजित करें।

संदर्भ इलेक्ट्रोड:

• Ag/AgCl (समुद्री जल): सबसे आम, स्थिर और विश्वसनीय।
• Zn (स्थायी संदर्भ इलेक्ट्रोड): गहरे पानी या तलछट वातावरण में उपयोग किया जाता है।

स्थापना विधियाँ:

• वितरित एनोड (उदाहरण के लिए, एफपीएसओ हल्स पर एकाधिक एनोड बिंदु)।
• दूरस्थ एनोड बेड (उदाहरण के लिए, उपसमुद्र पाइपलाइनों के लिए एनोड सरणियाँ)।
• तनावयुक्त एनोड.

1. अपतटीय प्लेटफार्म सुरक्षा

बलि एनोड:

• जैकेट पैरों और ट्यूबलर जोड़ों में वेल्डेड एल्यूमीनियम मिश्र धातु एनोड ब्लॉक।

प्रभावित वर्तमान:

• बड़े प्लेटफ़ॉर्म के लिए निचले प्लेटफ़ॉर्म अनुभागों पर MMO एनोड स्थापित किए गए।
• महत्वपूर्ण निगरानी बिंदुओं पर संदर्भ इलेक्ट्रोड तैनात किए गए।

2. उपसमुद्र पाइपलाइन सुरक्षा

बलि एनोड:

• एल्यूमीनियम मिश्र धातु ब्रेसलेट एनोड को पाइपलाइनों पर लगाया गया।
• इंसुलेटेड पाइपलाइनों को एंटी-शील्डिंग डिज़ाइन (उदाहरण के लिए, विशेष कोटिंग्स या एनोड लेआउट) की आवश्यकता होती है।

प्रभावित वर्तमान:

• गहरे पानी की पाइपलाइनें दूरस्थ एनोड सरणियों (उदाहरण के लिए, उपसमुद्र एनोड बेड) का उपयोग करती हैं।
• अपतटीय प्लेटफ़ॉर्म दूरस्थ या तनावग्रस्त एनोड का उपयोग करते हैं।

3. उपसमुद्र उत्पादन प्रणाली संरक्षण

क्रिसमस ट्री/मैनिफोल्ड्स:

• एल्यूमीनियम मिश्र धातु एनोड सीधे उपकरण सतहों पर लगाए जाते हैं।
• मानकीकृत एनोड इंटरफेस (उदाहरण के लिए, आईएसओ 15589-2)।

जंपर्स:

• बलि एनोड.

4. एफपीएसओ सुरक्षा

हल:

• एमएमओ एनोड + उच्च-शुद्धता वाले जिंक संदर्भ इलेक्ट्रोड के साथ आईसीसीपी सिस्टम।
• गिट्टी टैंक निलंबित एल्यूमीनियम मिश्र धातु एनोड का उपयोग करते हैं।

मूरिंग सिस्टम:

• बलि एनोड द्वारा संरक्षित चेन और केबल।

1. Deepwater Environments (>1000m)

समस्याएँ:

• कम तापमान और उच्च दबाव एनोड के प्रदर्शन को ख़राब कर देते हैं।
• कठिन रखरखाव के लिए लंबे समय तक चलने वाले डिज़ाइन की आवश्यकता होती है।

समाधान:

• उच्च -दक्षता वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु एनोड (उदाहरण के लिए, Al-Zn-In-Sn)।
• अत्यधिक विश्वसनीय प्लैटिनम नियोबियम एनोड के साथ ICCP सिस्टम।

2. कैथोडिक परिरक्षण

मुद्दा:

• इन्सुलेशन परतें या मोटी कोटिंग्स करंट को धातु की सतहों तक पहुंचने से रोकती हैं।

समाधान:

• प्रवाहकीय कोटिंग्स या स्थानीयकृत नंगे धातु डिज़ाइन का उपयोग करें।
• एनोड प्लेसमेंट में परिरक्षण क्षेत्रों से बचें।

3. गतिशील भार (जैसे, राइजर, जंपर्स)

मुद्दा:

• थकान का तनाव क्षरण को तेज करता है।

समाधान:

• लचीली एनोड स्ट्रिप्स (उदाहरण के लिए, पॉलिमर केबल एनोड)।
• तनाव एकाग्रता को कम करने के लिए एनोड वितरण को अनुकूलित करें।

4. सूक्ष्मजैविक रूप से प्रभावित संक्षारण (एमआईसी)

मुद्दा:

• सल्फ़ेट{{0}घटाने वाले बैक्टीरिया (एसआरबी) समुद्री तलछट में पनपते हैं।

समाधान:

• सुरक्षा क्षमता बढ़ाएँ (-0.95V बनाम Ag/AgCl)।
• बायोसाइड उपचारों के साथ संयोजन करें।

1. संभावित निगरानी:

• प्लेटफ़ॉर्म/पाइपलाइन क्षमता का नियमित गोताखोर या आरओवी निरीक्षण।
• स्थायी संदर्भ इलेक्ट्रोड + डेटा लॉगर्स स्थापित करें (उदाहरण के लिए, गहरे पानी की परियोजनाएं)।

2. एनोड प्रतिस्थापन:

• द्रव्यमान शेष रहने पर बलि एनोड को बदलें<20% (via ROV or divers).
• आईसीसीपी रेक्टिफायर और एनोड खपत की वार्षिक जांच।

1. अंतर्राष्ट्रीय मानक:

• आईएसओ 15589-2: पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस उद्योग - पाइपलाइन परिवहन प्रणालियों की कैथोडिक सुरक्षा - भाग 2: अपतटीय पाइपलाइन।
• डीएनवी-आरपी-बी401: कैथोडिक सुरक्षा डिज़ाइन।
• एनएसीई SP0176-2022: पेट्रोलियम उत्पादन से जुड़े स्थायी रूप से स्थापित इस्पात अपतटीय संरचनाओं के जलमग्न क्षेत्रों का संक्षारण नियंत्रण।

2. चीनी मानक:

• एसवाई/टी 10008-2016: स्थिर अपतटीय इस्पात पेट्रोलियम उत्पादन संरचनाओं के पूर्णतः जलमग्न क्षेत्रों के लिए संक्षारण नियंत्रण।
• एसवाई/टी 7699-2023: अपतटीय इस्पात संरचनाओं के लिए प्रभावित वर्तमान कैथोडिक संरक्षण।

• पेट्रोब्रास बुडज़ियोस-11 और मेरो 4-11 तेल और गैस क्षेत्र उपसमुद्र उत्पादन प्रणाली
• टीपीएओ साकार्या गैस क्षेत्र विकास परियोजना चरण I उपसमुद्र उत्पादन प्रणाली।
• सीएनओओसी लिंगशुई 17-2 और 25-1 गैस क्षेत्र विकास उपसमुद्र पाइपलाइन।
• नाइजर-बेनिन एक्सपोर्ट सबसी पाइपलाइन कैथोडिक प्रोटेक्शन प्रोजेक्ट।
• बांग्लादेश सिंगल पॉइंट मूरिंग और डुअल सबसी पाइपलाइन प्रोजेक्ट।
• डोंगयिंग पोर्ट 250,000 टन कच्चे तेल आयात टर्मिनल और सबसी पाइपलाइन परियोजना।
• CNOOC लिंगशुई 17-2 सेमी-सबमर्सिबल प्रोडक्शन स्टोरेज प्लेटफार्म (एफपीएसओ)।
• कतर एनओसी रूया ऑयल फील्ड डेवलपमेंट वेलहेड प्लेटफार्म और सबसी पाइपलाइन।

अपतटीय तेल और गैस परियोजनाओं में, कैथोडिक संरक्षण संक्षारण रोकथाम के लिए मुख्य तकनीक है। बलिदान एनोड और प्रभावित वर्तमान तरीकों के बीच चयन पानी की गहराई, पर्यावरण और संरचना के प्रकार पर निर्भर करता है, जो आरओवी निगरानी, ​​लंबी जीवन सामग्री (उदाहरण के लिए, एमएमओ टाइटेनियम एनोड), और स्मार्ट नियंत्रण प्रणाली (उदाहरण के लिए, ट्रांसफार्मर रेक्टिफायर) द्वारा पूरक है। उचित डिज़ाइन सुविधा के जीवनकाल को 30 वर्षों से अधिक बढ़ा देता है, जिससे परिचालन लागत और रिसाव के जोखिमों में उल्लेखनीय कमी आती है।