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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田油井的腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種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，用于限制保護(hù)電流衰減和延遲陽極失效。可應(yīng)用于油井套管領(lǐng)域，也可進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用至氣井套管領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的合理電極布位方法不僅關(guān)系到整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的長效運(yùn)行，而且對(duì)油井套管保護(hù)效果的優(yōu)劣起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)有陰極保護(hù)電極布位方法難以保證陽極在電路接通后的電位與油井套管陰極極化后的電位兩者之差，即有效電壓；并且工作中的陽極極化大，溶解不均勻，反應(yīng)產(chǎn)物難以脫落；陽極的實(shí)際電容量和理論電容量之比的百分?jǐn)?shù)過小。
[0003]另外，陽極作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的電子來源，消耗率較快，并且由于緩慢而持續(xù)的陽極氧化，導(dǎo)致陽極變小而引起陽極的接地電阻增加。最終，當(dāng)接地電阻增加使得電流不能有效釋放，致使陽極提前失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種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，在脈沖電流供電的油井套管陰極保護(hù)的基礎(chǔ)上對(duì)其陽極距離、陽極井深、陰極接線位置、參比電極布位以及電連接點(diǎn)連接方法進(jìn)行合理布局；油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)效果，油井套管的保護(hù)深度以及陽極使用壽命的先決條件是合理的電極布位方法；脈沖電流供電的油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)電極布位結(jié)構(gòu)不但解決了陽極材料在陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)使陽極發(fā)生縮頸，末端消耗較快，繼而影響陽極系統(tǒng)的壽命問題；同時(shí)由于脈沖電流傳輸距離較遠(yuǎn)，在油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以將保護(hù)電流傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離，因此油井套管的保護(hù)深度明顯加深；本電極布位方法不需對(duì)原油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)的電極布位方法在原理和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行大的改動(dòng)，可以很方便的實(shí)施技術(shù)改造；另外本系統(tǒng)具有實(shí)用廣泛的特點(diǎn)，也可以用于氣井套管等陰極保護(hù)系統(tǒng)，具有極大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于脈沖電流的油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)，包括有分別與油井套管、陽極井系統(tǒng)相連的脈沖電源；在油井套管與陽極井系統(tǒng)之間設(shè)有土壤介質(zhì)。
[0006]所述的油井套管還與參比電極相連。
[0007]所述的陽極井系統(tǒng)包括有陽極，陽極設(shè)在陽極井內(nèi)，陽極I通過陽極電纜連接點(diǎn)分別與密封接頭、電纜相連；密封接頭分別與陽極支撐結(jié)構(gòu)、整體型埋地接頭相連；陽極電纜連接點(diǎn)通過電纜7與整體型埋地接頭相連。
[0008]所述的油井套管通過陰極電纜連接點(diǎn)、電纜線與電纜絕緣插頭相連；陰極電纜連接點(diǎn)上設(shè)有密封裝置。
[0009]基于脈沖電流的油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)的電極布位方法，包括以下步驟:
1)根據(jù)資料確定陽極井的井位，幾口油井共用一口陽極井時(shí)，叢式井的陽極井距油井平面距離不小于50m，當(dāng)井場(chǎng)狹小井距小于50m時(shí)，陽極井位置取與油井平面距離最遠(yuǎn)點(diǎn)，同時(shí)陽極井井深加深到地下200m，為防止地面陽極井引起干擾腐蝕，管線位置近距離內(nèi)不得鉆陽極井；
2)確定陽極井的井深，通過查閱水文地質(zhì)資料、海拔高度、鉆井地質(zhì)記錄、鄰近井水位鉆井液攜沙情況卡準(zhǔn)水層，保證陽極下入低電阻層位；
3)確定陽極電纜連接方法，從電流容量和機(jī)械強(qiáng)度兩方面考慮，陽極系統(tǒng)中的陽極在陽極支撐結(jié)構(gòu)的輔助作用下，每個(gè)陽極單獨(dú)用一根電纜與整體埋地型絕緣接頭連接，方便獨(dú)立的陽極安裝和電流調(diào)節(jié)；
4)確定陰極電纜連接方法，采用銅焊，焊接處焊接處裸露的管壁和導(dǎo)線，均進(jìn)行防腐絕緣，陰極電連接點(diǎn)通過油井套管深度、套管規(guī)格、保護(hù)電位、套管自腐蝕電位、陽極消耗率以及陽極壽命來計(jì)算得出；
5)參比電極，通過絕熱材料包裹直接捆綁于油井套管上，根據(jù)油井套管的保護(hù)長度以及實(shí)測(cè)土壤電阻率進(jìn)行分點(diǎn)式綁扎，電位測(cè)量儀分別與參比電極和陰極導(dǎo)通。
[0010]本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
脈沖電流供電的陰極保護(hù)系統(tǒng)作為一種新型的陰極保護(hù)方法，由于其高效、節(jié)能、使用壽命長以及無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，開始引起人們的重視。而且隨著油田開發(fā)的難度加大，一些超深井的開采，套管有效保護(hù)深度的急劇加深，目前油井套管能得到陰極電流保護(hù)的深度只在1000 — 2000m。因此，對(duì)于3000m以上的深井，如何延長陰極保護(hù)深度就是一個(gè)巫待解決的問題。脈沖電流供電的陰極保護(hù)技術(shù)越來越顯示出它巨大的優(yōu)越性。尤其是它的電極布位方法與直流陰極保護(hù)電極布位方法相比，具有更遠(yuǎn)的保護(hù)電流傳輸、高陽極利用率、高效率、適用范圍廣、陽極使用長壽命、維護(hù)簡單、可實(shí)現(xiàn)長效工作、可延長保護(hù)深度、電連接點(diǎn)安裝簡單易換等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于地理環(huán)境復(fù)雜、超深井的場(chǎng)合。在21世紀(jì)，本發(fā)明的脈沖電流供電的陰極保護(hù)電極布位結(jié)構(gòu)勢(shì)必會(huì)給陰極保護(hù)技術(shù)帶來一場(chǎng)革命，展示出綠色陰極保護(hù)技術(shù)的發(fā)展前景。
[0011]在脈沖電源供電的油井套管陰極保護(hù)的基礎(chǔ)上對(duì)其陽極距離、陽極井深、陰極接線位置、參比電極布位以及電連接點(diǎn)連接方法進(jìn)行合理布局，以此保證陽極在電路接通后的電位與油井套管陰極極化后的電位兩者之差，即有效電壓；并且使得工作中的陽極極化變小，陽極溶解均勻，反應(yīng)產(chǎn)物易脫落；增大陽極的實(shí)際電容量和理論電容量之比的百分?jǐn)?shù)。從而使得保護(hù)電流傳輸更遠(yuǎn)；有效提高陽極利用率以及效率、有效延長陽極實(shí)用壽命；各電極維護(hù)簡單；實(shí)現(xiàn)長效工作；有效延長保護(hù)深度；電連接點(diǎn)安裝簡單易換。
[0012]I)由脈沖電源供電，避免了直流電源供電的油井套管上部已經(jīng)過保護(hù)而下堡還處于欠保護(hù)的兩極分化狀態(tài)，由于脈沖電流傳輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流電流，因此油井套管保護(hù)長度得到提高。
[0013]2)參比電極通過絕熱材料包裹直接捆綁與油井套管上，即減輕了土壤介質(zhì)中的IR降影響，又防止了地下熱力場(chǎng)對(duì)電極性能的不良影響。
[0014]3)通過合理的計(jì)算得出陽極井位置和井深，輔助陽極系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)有絕緣多孔套管和導(dǎo)氣管，有效的防止了陽極縮頸效應(yīng)和末端效應(yīng)。陽極井設(shè)有防、盜防損井蓋，有效的防止了認(rèn)為破壞和偷盜，降低了經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)。
[0015]4)各電極與電纜連接點(diǎn)，采用銅焊，焊接處焊接處裸露的管壁和導(dǎo)線，均進(jìn)行嚴(yán)格的防腐絕緣。
[0016]電極布位結(jié)構(gòu)原理，陽極井系統(tǒng)是以輔助陽極為核心的系統(tǒng)控制中心，用來向油井套管提供電子，使得油井套管達(dá)到陰極極化的關(guān)鍵部件。參比電極通過采集油井套管表面保護(hù)電位反饋到電位測(cè)量儀。運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)電位調(diào)節(jié)方法實(shí)現(xiàn)油井套管全線保護(hù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中陽極電纜連接示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中陰極電連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0021]參見圖1，基于脈沖電流的油井套管陰極保護(hù)系統(tǒng)，包括有分別與油井套管8、陽極井系統(tǒng)相連的脈沖電源；在油井套管與陽極井系統(tǒng)之間設(shè)有土壤介質(zhì)。所述的油井套管還與參比電極相連。
[0022]參見圖2，所述的陽極井系統(tǒng)包括有陽極I，陽極I設(shè)在陽極井2內(nèi)，陽極I通過陽極電纜連接點(diǎn)3分別與密封接頭4、電纜7相連；密封接頭4分別與陽極支撐結(jié)構(gòu)5、整體型埋地接頭6相連；陽極電纜連接點(diǎn)3通過電纜7與整體型埋地接頭6相連。