基于脉冲电流供电的油井套管阴极保护系统构建-腐蚀科学与防护技术.PDF

第28 卷 第6 期 腐蚀科学与防护技术腐蚀科学与防护技术 Vol.28 No.6 2016 年11 月 CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY Nov. 2016 经验交流 基于脉冲电流供电的油井套管阴极 保护系统构建 许 庆 周好斌 张 涛 西安石油大学材料科学与工程学院 西安 710065 摘要：利用脉冲电流具有较强穿透力、更均匀电流分布密度的特点，构建了基于脉冲电流供电的油井套管阴极 保护系统，可以有效延长油井套管的保护深度，解决了传统直流型油井套管阴极保护系统存在的保护深度不 够、电流和电位分布不均匀等问题，使一些深井或超深井达到有效的全线保护。 关键词：油井套管 脉冲电流 阴极保护 系统构建 中图分类号：TE985.8 文献标识码：A 文章编号：1002-6495(2016)06-0603-04 1 前言 有重大意义，展示出广阔的应用前景。 目前国内广泛使用直流型恒电位仪对油井套管 2 基于脉冲电流的油井套管阴极保护系统 [1] 实行外加电流保护 。虽然该技术可以有效地阻止 图1为基于脉冲电流供电的油井套管阴极保护 油井套管外壁腐蚀，但是这种技术同时也存在以下 系统的结构示意图，整个系统包括脉冲电源、阳极井 缺点：其一，由于保护电流分布不均匀，结果造成油 系统、参比电极、电位检测仪4 个部分。用电缆将油 井套管局部未达到有效保护；其二，由于直流电流传 井套管连接到脉冲电源的负极，将辅助阳极接到脉 播距离有限，结果使得油井套管的保护深度难以延 冲电源的正极，由于地层具有导电性，可以使整个系 长；其三，想要取得较好的保护效果，必须通过大电 统构成一个回路。当对油井套管实施脉冲电流阴极 量、大阳极地床来补偿，因此消耗的电能大，所需阳 保护时，阳极产生大量电子，电子通过地层不断流入 [2-5] 极地床大。研究结果表明 ，应用脉冲电流对油井 油井套管表面，当流入的电子来不及与周围的腐蚀 套管实施阴极保护，可以在很大程度上延长油井套 性物质发生反应时，就会聚集在套管表面，导致套管 管的保护深度。同时由于脉冲电流阴极保护具有 表面电位向负方向移动，产生阴极极化，当套管表面 [15] 更均匀的电流密度、更强的穿透性和较小的电流需 电位达到保护电位时，腐蚀停止 。电位检测仪分 [6-8] 求等优点 ，在获得良好的保护效果同时，有效地 别与参比电极和阴极导通，可以对油井套管的保护 降低了能源消耗。加拿大油田、中东阿曼油田等在 电位进行实时监测，通过脉冲电源的自动调节系统 [9-11] 20 世纪90 年代后期就已经推广使用该技术 ，但 将油井套管表面的电位始终控制在有效范围内，并 是该技术在国内目前还处于起步阶段，未见大规模 且还可以通过脉冲电源的无线数据传输系统将监测 [12,13] 应用 。本工作提出一种基于脉冲电流供电的油 数据发送给远程监控中心。 井套管阴极保护系统，该系统不需要对原有的直流 3 脉冲电源 阴极保护系统在结构上进行较大的改动，可以很方 3.1 脉冲电源的结构 便地实施技术改造；同时采用智能化的脉冲电源，扩