[發(fā)明專利]一種犧牲陽極材料的室內(nèi)評價裝置及評價方法

有效

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• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112921323B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫雨來;慕立俊;楊立華;程碧海;李慧;付彩利;谷成義;張振云;盧文偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C23F13/02
• 分類號: C23F13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開了一種犧牲陽極材料的室內(nèi)評價裝置及評價方法，該裝置包括套管短節(jié)、油管短節(jié)、測試電極、參比電極、犧牲陽極短節(jié)、電壓表、電流表、溫控器、加熱器、密封固定底座和多通道數(shù)據(jù)記錄儀。在密封固定底座上依次安裝套管短節(jié)、油管短節(jié)、犧牲陽極、測試電極、參比電極，電流表、電壓表外接在犧牲陽極上構(gòu)成犧牲陽極的室內(nèi)評價裝置。該裝置通過全尺寸模型模擬油氣井井筒實(shí)際工況(如溫度、礦化度、防腐涂層完好率)，通過給系統(tǒng)施加恒定、持續(xù)的保護(hù)電流，測試對應(yīng)的保護(hù)電位隨時間的變化規(guī)律，繪制保護(hù)電位和保護(hù)距離關(guān)系曲線來評價犧牲陽極的保護(hù)效果，為犧牲陽極在油氣井中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)試驗數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種犧牲陽極材料的室內(nèi)評價裝置及評價方法。

背景技術(shù)

目前油田生產(chǎn)企業(yè)的油井管柱普遍采用普通碳鋼管材，油井產(chǎn)液對碳鋼套管腐蝕嚴(yán)重。為了安全高效進(jìn)行油田開發(fā)，各油田一般采取了除耐蝕管材外的多種套管防腐措施，如應(yīng)用較早、技術(shù)成熟的外加電流陰極保護(hù)外防腐，國內(nèi)大量應(yīng)用的環(huán)氧冷纏帶(環(huán)氧涂層)犧牲陽極防腐，普遍實(shí)施的緩蝕劑加注技術(shù)等，近年來發(fā)展應(yīng)用了套管內(nèi)置犧牲陽極的陰極保護(hù)技術(shù)，該技術(shù)通常是將犧牲陽極裝在油管上，同時陽極與油管絕緣，陽極通過金屬彈性臂與套管電性機(jī)械連接，油井生產(chǎn)時陽極隨油管下入套管內(nèi)從而達(dá)到保護(hù)套管的目的。

專利“一種內(nèi)涂層套管井的犧牲陽極保護(hù)裝置(MN105154889B)”公布了采用油管帶入犧牲陽極進(jìn)行套管內(nèi)防腐的犧牲陽極裝置，并未進(jìn)一步闡述油管上的犧牲陽極應(yīng)該如何分布；專利“一種犧牲陽極材料的井下評價裝置(MN105401921B)”公布了井下評價陽極工作狀態(tài)的一種裝置，但未提供陽極的井下分布方式；文獻(xiàn)“一種隨油管入井預(yù)防套管腐蝕的工具研制”(肖彥英，李瓊瑋，令永剛等，石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，Vol.33No.3Mar.2017)敘述了套管內(nèi)防腐陽極的現(xiàn)場應(yīng)用情況及效果，未涉及陽極保護(hù)電位或安裝模式；專利“基于脈沖電流的油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)及電極布位方法(MN104562043B)”公布了套管外加電流陰極保護(hù)的電位分布檢測方法，該方法是將參比電極布通過絕熱材料包裹捆綁在套管外壁的方式檢測套管外壁不同位置的分布電位。現(xiàn)有專利文獻(xiàn)均未有針對套管內(nèi)犧牲陽極的陽極安裝布置方法的論述，在生產(chǎn)中對于套管內(nèi)犧牲陽極的分布安裝無法確定，對犧牲陽極的安裝布置則主要根據(jù)陽極的電化學(xué)參數(shù)在地面管道、儲罐的設(shè)計經(jīng)驗決定。

GB/T 17848-1999《犧牲陽極電化學(xué)性能試驗方法》中詳細(xì)介紹了室內(nèi)測試犧牲陽極電化學(xué)性能的試驗裝置、試樣制備、試驗條件和試驗流程。通過該評價方法可獲得犧牲陽極實(shí)際電容量、理論電容量、電流效率等電化學(xué)性能數(shù)據(jù)。但該方法未涉及套管內(nèi)犧牲陽極電位檢測及保護(hù)距離計算、保護(hù)效果評價。

由于犧牲陽極在油井套管有限空間內(nèi)的電磁作用范圍受限，油井套管在地下深度達(dá)上千米以上，在套管內(nèi)測量犧牲陽極的保護(hù)電位存在天然困難，借鑒檢測套管外壁分布電位的方法即采用參比電極固定在油管上測量套管內(nèi)壁不同位置電位原理可行，要實(shí)現(xiàn)有很大難度，幾乎不可能直接檢測，驗證犧牲陽極在套管內(nèi)如何合理分布無從得知，進(jìn)而無法合理確定陽極分布。

因此要科學(xué)合理采用犧牲陽極防止套管內(nèi)腐蝕技術(shù)，實(shí)現(xiàn)犧牲陽極對套管的科學(xué)保護(hù)，滿足國標(biāo)規(guī)定的陰極保護(hù)準(zhǔn)則，防止欠保護(hù)或過保護(hù)，就必須掌握不同溫度、礦化度和涂層完好率的腐蝕環(huán)境下套管內(nèi)犧牲陽極的分布方法，以此確定套管內(nèi)縱向上犧牲陽極的安裝模式，解決困擾套管內(nèi)防腐的犧牲陽極合理應(yīng)用的生產(chǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種犧牲陽極材料的室內(nèi)評價裝置及評價方法，本發(fā)明通過室內(nèi)模擬評價試驗掌握犧牲陽極在不同溫度、礦化度和涂層完好率情況下的保護(hù)電位、保護(hù)距離分布規(guī)律，優(yōu)化犧牲陽極分布設(shè)計，為犧牲陽極在油氣井中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論、數(shù)據(jù)支撐。

本發(fā)明的技術(shù)方案：