[发明专利]一种牺牲阳极材料的室内评价装置及评价方法

说明书

本发明公开了一种牺牲阳极材料的室内评价装置及评价方法，该装置包括套管短节、油管短节、测试电极、参比电极、牺牲阳极短节、电压表、电流表、温控器、加热器、密封固定底座和多通道数据记录仪。在密封固定底座上依次安装套管短节、油管短节、牺牲阳极、测试电极、参比电极，电流表、电压表外接在牺牲阳极上构成牺牲阳极的室内评价装置。该装置通过全尺寸模型模拟油气井井筒实际工况(如温度、矿化度、防腐涂层完好率)，通过给系统施加恒定、持续的保护电流，测试对应的保护电位随时间的变化规律，绘制保护电位和保护距离关系曲线来评价牺牲阳极的保护效果，为牺牲阳极在油气井中的应用提供基础试验数据支撑。

技术领域

本发明涉及油气田腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种牺牲阳极材料的室内评价装置及评价方法。

背景技术

目前油田生产企业的油井管柱普遍采用普通碳钢管材，油井产液对碳钢套管腐蚀严重。为了安全高效进行油田开发，各油田一般采取了除耐蚀管材外的多种套管防腐措施，如应用较早、技术成熟的外加电流阴极保护外防腐，国内大量应用的环氧冷缠带(环氧涂层)牺牲阳极防腐，普遍实施的缓蚀剂加注技术等，近年来发展应用了套管内置牺牲阳极的阴极保护技术，该技术通常是将牺牲阳极装在油管上，同时阳极与油管绝缘，阳极通过金属弹性臂与套管电性机械连接，油井生产时阳极随油管下入套管内从而达到保护套管的目的。

专利“一种内涂层套管井的牺牲阳极保护装置(MN105154889B)”公布了采用油管带入牺牲阳极进行套管内防腐的牺牲阳极装置，并未进一步阐述油管上的牺牲阳极应该如何分布；专利“一种牺牲阳极材料的井下评价装置(MN105401921B)”公布了井下评价阳极工作状态的一种装置，但未提供阳极的井下分布方式；文献“一种随油管入井预防套管腐蚀的工具研制”(肖彦英，李琼玮，令永刚等，石油工业技术监督，Vol.33No.3Mar.2017)叙述了套管内防腐阳极的现场应用情况及效果，未涉及阳极保护电位或安装模式；专利“基于脉冲电流的油井套管阴极保护系统及电极布位方法(MN104562043B)”公布了套管外加电流阴极保护的电位分布检测方法，该方法是将参比电极布通过绝热材料包裹捆绑在套管外壁的方式检测套管外壁不同位置的分布电位。现有专利文献均未有针对套管内牺牲阳极的阳极安装布置方法的论述，在生产中对于套管内牺牲阳极的分布安装无法确定，对牺牲阳极的安装布置则主要根据阳极的电化学参数在地面管道、储罐的设计经验决定。

GB/T 17848-1999《牺牲阳极电化学性能试验方法》中详细介绍了室内测试牺牲阳极电化学性能的试验装置、试样制备、试验条件和试验流程。通过该评价方法可获得牺牲阳极实际电容量、理论电容量、电流效率等电化学性能数据。但该方法未涉及套管内牺牲阳极电位检测及保护距离计算、保护效果评价。

由于牺牲阳极在油井套管有限空间内的电磁作用范围受限，油井套管在地下深度达上千米以上，在套管内测量牺牲阳极的保护电位存在天然困难，借鉴检测套管外壁分布电位的方法即采用参比电极固定在油管上测量套管内壁不同位置电位原理可行，要实现有很大难度，几乎不可能直接检测，验证牺牲阳极在套管内如何合理分布无从得知，进而无法合理确定阳极分布。

因此要科学合理采用牺牲阳极防止套管内腐蚀技术，实现牺牲阳极对套管的科学保护，满足国标规定的阴极保护准则，防止欠保护或过保护，就必须掌握不同温度、矿化度和涂层完好率的腐蚀环境下套管内牺牲阳极的分布方法，以此确定套管内纵向上牺牲阳极的安装模式，解决困扰套管内防腐的牺牲阳极合理应用的生产问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种牺牲阳极材料的室内评价装置及评价方法，本发明通过室内模拟评价试验掌握牺牲阳极在不同温度、矿化度和涂层完好率情况下的保护电位、保护距离分布规律，优化牺牲阳极分布设计，为牺牲阳极在油气井中的应用提供基础理论、数据支撑。

本发明的技术方案：