油井外加電流陰極保護防腐技術介紹
一、簡述
該技術裝置是由以下幾個系統組成：
1、動力電源控制系統；
2、恒電位整流控制系統；
3、陽極地床系統；
4、輔助陽極系統；
5、強制電流電子激發系統；
6、參比陽極測試系統；
7、安全保護系統；
該套裝置重約3.2T，它埋地安裝在井場附近，它的動力電源輸入形式分兩種，一種是220V電作動力電源，另一種是太陽能硅光板作動力電源，每套裝置是按單井井深和油套管等井下所有金屬的展開面積等參數進行設計容量的，它可同時保護井下所有的套管、油管、泵和抽油桿等，它的輸出保護電纜與單井套管連接，可保護一口井也可同時保護多口井，安裝調試后無須任何復雜操作，性能非常穩定維護費基本為零，一般情況下無動力電的地方，多采用太陽能板的形式為好，如長輸管線和罐區防腐等。
二、作用
1、可防止和延緩硫化氫對油井產生的腐蝕；
2、可阻止SAGD長期高溫注汽井所產生的油井腐蝕，見現場相片；
杜84-52-160保護前套管表面 杜84-52-160保護后套管表面
3、可防止長期泡在低洼地帶和水田中的油井和管線腐蝕；
4、可防止聯合站地下管網和油罐內壁及罐底的腐蝕；
5、利用強制電流陰極保護方案，使被保護體長期處于負電位保護狀態，防腐效果好。
6、地面地下同時保護，可以減輕其他井下工具和材料腐蝕，提高使用年陰。
7、防腐裝置有效期長，一次性投入安裝完成，可以使用十年以上。
8、設備占用面積小，性能穩定易于管理，不需要再投入大量人力和物力。
9、犧牲陽極材料消耗后可以更換材料。
三、機理
任何一種金屬處于電解質溶液里都有一個對應的電極電位，不同的金屬在同一種電解質溶液里有不同的電極電位，相同的金屬在不同的電解質里也有不同的電極電位；電極電位不同就出現了電位差，這個電位差將推動電子流動而形成電流。在電流流出的地方，金屬受到腐蝕叫陽極區；在有電流流入的地方金屬得到電子則不會腐蝕。陰極保護的原理是給金屬補充大量的電子，使被保護的金屬整體處于電子過剩狀態，因此使金屬原子不容易失去電子而變成離子溶解到電解質中去，實現金屬材料的防腐作用。
四、方案
采用外加電源強制電流陰極保護技術防腐
1、每套裝置保護設計井數：1～2口。
2、保護油水井深度1600米。
3、保護的井筒材料總面積：6000～10000m2。
4、保護范圍：油水井套管，油管，抽油桿。
5、現場安裝施工示意圖見后圖。
五、設計指標與參數
1）保護年限：有效期為8年
2）保護電位：-0.85V～-1.25V。依據《鋼質儲罐罐底外壁陰極保護技術標準》中的“4.1陰極保護判據”和“4.2測定技術”，即“4.1.1.1一般情況下，管道對地最小保護電位相當于飽和硫酸銅參比電極應達到-0.85V或更負”。
3）保護電流密度：5mA/m2。
4）保護度：采用實驗掛片埋設試驗，利用失重法計算保護度，分一、二、五年期取出埋片，其檢測計算的保護度應大于或等于90%。
5）副作用：對其他非保護的金屬構筑物無雜散電流危害。
6）防爆要求：地面電氣設備恒電位儀達到IP54的防護等級，適用爆炸性氣體環境：EXBIIT5。
六、現場使用效果對比
2014年12月，我公司在遼河油田特種油開發公司安裝了三臺EDCP-1200型外加電流防腐裝置，保護杜84-52-160、杜84-54-160、杜84-54-162、杜84-54-162、杜84-50-168、杜84-40-166六口SAGD連續注汽井，安裝設備時我們在每口井加裝了兩個N80鋼級的金屬埋片，一個接到套管表面接線柱上插入地下土層一定深度，另一個不連接線柱也插入地下土層相同深度做對比試驗，到2015年3月和5月，經過三個月和五個月挖出后，兩個埋片腐蝕程度有非常明顯的區別，一個銹蝕非常嚴重，另一個幾乎沒有腐蝕，見掛片照片。
（圖1）N80鋼級新埋掛片狀態
（圖2）三個月后連接電極埋地掛片狀態
（圖3）三個月后未接電極埋片狀態1
（圖4）三個月后未接電極埋片狀態2
（圖5）三個月后連電和不連電埋片對比 （圖6）左二連電埋片其它未連電埋片對比
（圖7）杜84-50-168掛片5個月對比 （圖8）杜84-40-166掛片5個月對比
七、遼河油田市場截至目前共計完成工程量情況
2014年特油公司安裝3套裝置，控制6口井；
2015、2016、2017年在特油公司每年安裝9套裝置，共控制54口井；
2018年、2019年在特油曙采共安裝22套設備，控制51口井。
共計保護111口注汽井，效果良好。
八、現場安裝示意圖：
