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一、用途:
本产品应用于注水井、高含水油井的套管、油管防腐蚀,水井扬水管和深井泵的防腐蚀。
二、结构:
本产品由上接头、下接头、合金电极和金属主体组成。
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三、工作原理:
1、金属的腐蚀本质是金属原子失去电子被氧化的过程
金属腐蚀一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀,电化学腐蚀是金属的腐蚀中最普遍、也是最重要的一种类型。金属在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最突出例子。
在潮湿的空气中,金属表面会吸附一层薄薄的水膜。如果这层水膜呈较强酸性时,H+得电子析出氢气,这种电化学腐蚀称为析氢腐蚀;如果这层水膜呈弱酸性或中性时,能溶解较多氧气,此时O2得电子而析出OH—,这种电化学腐蚀称为吸氧腐蚀,是造成金属腐蚀的主要原因。也就是说,只要有水的存在,金属的电化腐蚀不可避免。
在石油开发生产中,随着石油贮量越来越少,开采难度越来越大,驱油剂的使用和蒸汽注入,油井生产套管和油管金属常年浸泡于矿化度高、含有硫化物、二氧化碳、氧气、硫酸盐、厌氧菌等强电解质的地层环境中,油管、套管就像放在一只大电解池中的阳极,每时每刻都在被化学活性更强的氧气等夺走电子而分解腐蚀。
2、金属防护的几种重要方法
①改变金属内部的组织结构,制成合金(合金的的价格是石油开采的成本所不能承受的)。
②在金属表面覆盖保护层(生产实践中证实存在许多隐患,效果也不理想)。
③电化学保护法,即将金属作为原电池的阳极或电解池的阴极而受到保护。
通过对电化学腐蚀原理的分析,我们发现,化学活性高的金属首先被腐蚀,那是因为氧气等强电解质更容易从化学活性高的金属原子身上夺走电子使其变成离子而分解,这就为我们的阴极保护技术提供了可能。
在套管和油管上连接比其组成材料的金属活性更高的金属做为牺牲阳极,在电化学腐蚀开始的时候,牺牲阳极因为活性高而首先牺牲自己参与电化学反应,强迫套管、油管做为原电池的阴极不受电化学腐蚀,直到牺牲阳极完全被腐蚀干净,套管和油管才开始转化为阳极参与电化学腐蚀反应,从而达到延长套管、油管的使用寿命的目的,只要我们加入足够量的牺牲阳极,套管和油管理论上可以无限地被延长寿命。
3、具体操作:将油水井牺牲阳极与油管连接,在作业时与油管一同下入井内,油管和牺牲阳极处于同一个电解质环境下构成一个新的宏观电池,这一负的电极是新电池的阳极,而油管则成为阴极,从阳极体上通过电解质向油管提供一个阴极电流,使油管进行阴极极化,实现阴极保护,随着电流的不断流动,牺牲阳极材料不断消耗掉,油水井牺牲阳极消耗的年限就成为油管寿命延长的年限。油水井牺牲阳极可以应用于自喷井、抽油井、潜油电泵井、注水井、天然气井等各类石油天然气开采的油管防腐。
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四、技术参数:
外挂阳极技术参数:
最大外径:
ф89mm 内通径: ф62mm
自然电位保护范围: 90~100m 最高工作温度: 110℃
阳极开路电位: -1.1V 使用寿命: 3年
2、内挂阳极技术参数:
最大外径: ф93mm 内通径: ф50mm
自然电位保护范围: 90~100m 最高工作温度: 110℃
阳极开路电位: -1.1V 使用寿命: 3年
五、在石油天然气开采中应用牺牲阳极防腐的注意事项:
在石油天然气开采中应用牺牲阳极防腐选用的材料要符合“牺牲阳极的合金要求的条件”外,还要注意以下几个方面的事项:
1、支撑体要有足够的抗拉强度和耐压,选用与被保护对象材质相同的材料作支撑体。
2、各项配合尺寸和连接口与石油天然气开采的相关标准匹配。
3、牺牲阳极体的结构紧凑,不会松散和脱落,避免造成井下落物。
4、牺牲阳极体与与被保护对象的连接不能有间隙,确保阳极体和阴极体电池回路的连通,避免因阳极体和阴极体电阻大而降低阳极效应的效果。
5、油水井牺牲阳极使用和现场安装是因井而异的,在使用中应分析单井的腐蚀环境、确定其腐蚀电池场的范围,掌握重点腐蚀部位,然后再确定牺牲阳极的方案。
6、合理确定油水井牺牲阳极的使用量,避免使用量不足的保护效果差和使用量过大的成本浪费。
7、加强油水井牺牲阳极使用的效果观察和评价,油水井牺牲阳极性能和效果的检测评价方法有:电极电位测试法、电流测试法、对比法、实用观察对比法。通过观察和评价掌握效果并不断调整方案。
8、油水井牺牲阳极是一项防止电化学腐蚀的有效技术,但其依赖的是阳极体与阴极保护体在电解质中的电位差来实现阴极保护的,因此在使用中受腐蚀环境、阴极体材料、井下温度、液体流量等诸多原因的影响,其效果也会不同。在使用中要结合其他一些先进技术同时使用,会使电化学防腐技术更加有效。
六、安装方法:
油管阴极保护器的安装方法为:在完井作业时,将配套的阴极保护器每90~100米油管安装一只,井筒内介质腐蚀性较强时应该加密安装。