套管外壁復合犧牲陽極制造技術

套管外壁復合犧牲陽極，應用于油田套管外壁犧牲陽極陰極保護。包括內層鋁合金陽極材料材料和外層鎂合金陽極材料材料，兩種不同合金材料復合而成，外層鎂合金陽極材料，各組分重量百分比為：Al：0.8～1.5％；Zn：0.1～0.3％；Ca：0.1～0.3％；Mn：0.01～0.05％；余量為鎂。內層鋁合金陽極材料，各組分重量百分比為：Zn：3.0～3.5％；In：0.1～0.15％；Sn：0.03～0.08％；Si：0.05～0.1％；Ti：0.02～0.05％；余量為鋁。效果是：電化學性能優(yōu)良，驅動電位大、電流效率高，防腐保護效果好，能滿足不同井深條件下套管壽命大于10年的防腐工藝要求，效延長套管壽命2～3倍，其經濟效益巨大。易于安裝、使用壽命長和成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬防腐
，特別涉及油田套管外壁犧牲陽極陰極保護，是一種套管外壁復合犧牲陽極，解決因腐蝕引起的套管損壞問題。
技術介紹
在天然氣的開采過程中，伴隨產生的硫化氫、二氧化碳、水等腐蝕性介質會對油套管、井下工具和水泥環(huán)等造成危害。隨著油氣田開發(fā)時間的延長，套管腐蝕損壞日益嚴重，給生產造成了不可估量的損失。如某油田自1998年投入開發(fā)以來，套損井數逐年增多。據統(tǒng)計截止2010年6月底，該油田共發(fā)生套損86 口井、106井次。完井5年內發(fā)生套損的井有48 口，占套損總數的60%。其中，HD4-11H、HD10H、HD4-7H等幾口井套管腐蝕狀況比較嚴重，腐蝕部位集中在2200 4000米。套損井的產生不但影響的正常的油田生產，而且造成了重大的經濟損失，制約了油氣田穩(wěn)產和可持續(xù)發(fā)展，是油氣田開發(fā)生產中的一項重大技術難題。研究表明，油井套管腐蝕以外腐蝕為主，極陰極保護作為公認的控制外部腐蝕行之有效的技術在油田廣泛應用。1938年，美國及中東相繼在單井上開始應用套管陰極保護技術，得到令人滿意的防腐效果。到20世紀60年代，國外發(fā)展了區(qū)域性陰極保護技術。目前對套管的保護深度可達2400m，最深達4000m。多年來的實踐證明，對套管實施陰極保護，是減緩和防止其外壁腐蝕破壞的有效措施。如美國得克薩斯太陽勘探開發(fā)公司，20年來對2178 口井進行陰極保護，有效率達88%。在國內，1985年華北油田開展區(qū)域陰極保護，平均有效率為96. 16%。叢式井組套管陰極保護已在長慶油田獲得大面積推廣應用，至2003年底已在隴東產建及老區(qū)、靖安油田共計實施600多口井。該技術的優(yōu)點是適應新老區(qū)塊，投資低。缺點是維護管理難度大，保護效果依賴于系統(tǒng)運行效率及參數控制情況。目前，陽極套管外防腐技術是近幾年發(fā)展起來的一項新的配套防腐技術。該技術采用常用的套管犧牲陽極材料有鎂合金、鋅合金、鋁合金三大類。通過電位檢測和起出井防腐套管驗證，這三類陽極材料對大部分井筒套管保護電位達標，但仍存在著問題I、合金腐蝕快，電流效率低，使用壽命短；2、合金溶解均勻性不好，存在局部腐蝕；3、高溫易鈍化，保護失效；4、價格高昂，制造工藝復雜；5、含有毒元素，對人的健康及環(huán)境造成危害。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種套管外壁復合犧牲陽極，采用犧牲陽極陰極保護方法，有效解決因腐蝕引起的套管損壞問題，延長套管的使用壽命。本專利技術采用的技術方案是套管外壁復合犧牲陽極，其特征在于包括內層鋁合金陽極材料材料和外層鎂合金陽極材料材料，兩種不同合金材料復合而成。外層鎂合金陽極材料，各組分重量百分比為A1 0. 8 I. 5% ；Zn 0. I O. 3% ;Ca :0. I O. 3% ；Mn 0. 01 0. 05% ;余量為鎂；各組分重量百分比之和為百分之百。內層鋁合金陽極材料，各組分重量百分比為Zn 3. O 3. 5% ；In 0. I O. 15% ；Sn 0. 03 O. 08% ；Si 0. 05 0. I % ；Ti 0. 02 0. 05% ;余量為鋁；各組分重量百分比之和為百分之百。套管外壁復合犧牲陽極的形狀為公知，不屬于本專利技術的內容。本專利技術的有益效果本專利技術套管外壁復合犧牲陽極，具有電化學性能優(yōu)良，驅動電位大、電流效率高，防腐保護效果好，能滿足不同井深條件下套管壽命大于10年的防腐工藝要求，可有效延長套管壽命2 3倍，經濟效益顯著。體積小、重量輕、易于安裝、使用壽命長和成本低。本專利技術犧牲陽極，由內外兩種不同合金材料組合而成，充分結合兩種合金陽極材料優(yōu)點。在極化初期，套管需要的極化電流較大，可利用外層鎂合金較高的驅動電位所產生的大電流，滿足套管初始陰極極化大電流的要求，使鋼鐵結構快速極化，進入被保護狀態(tài)。待外層鎂陽極全部溶解消耗后，被保護體達到穩(wěn)定極化，而這時驅動電位較低的內層鋁合金陽極材料開始工作，能在小電流下維持構件的穩(wěn)定極化。本專利技術其特征在于采用常規(guī)的熔鑄法將內外雙層陽極緊密結合，電化學性能優(yōu)良，復合犧牲陽極達到以下技術指標外層鎂陽極實際電容量> 1200A · h/kg、電流效率彡55% ;內層鋁陽極實際電容量彡2500A · h/kg、電流效率彡85% ;陽極均勻溶解，腐蝕產物自動脫落，無局部腐蝕。具體實施例方式實施例I :以一個套管外壁復合犧牲陽極為例，對本專利技術作進一步詳細說明。選取復合犧牲陽極的外層鎂合金各成份按重量百分比為A1 1.0%, Zn 0.3%,Ca 0. 1%, Mn 0. 03%，余量為鎂；復合犧牲陽極的內層鋁合金各成份按重量百分比為Zn 3.0%, In 0. l%,Sn 0. 05%,Si 0. 05%,Ti 0. 03%，余量為鋁；各組分重量百分比之和為百分之百。采用常規(guī)的熔鑄法將內外雙層陽極緊密結合，制備成復合犧牲陽極材料。對制備的陽極材料進行電化學性能測試，參照標準GB/T17848-1999規(guī)定，采用Princeton電化學綜合測試系統(tǒng)對復合犧牲陽極材料的內層鋁合金陽極材料和外層鎂合金陽極材料分別進行電化學性能測試。試驗介質天然海水，試驗溫度60°C陽極電化學性能測試結果權利要求1.一種套管外壁復合犧牲陽極，其特征在于包括內層鋁合金陽極材料材料和外層鎂合金陽極材料材料，兩種不同合金材料復合而成， 外層是鎂合金陽極材料，各組分重量百分比為A1 :0. 8 I. 5% ；Zn :0. I O. 3% ；Ca O. I O. 3% ；Mn 0. Ol O. 05% ;余量為鎂；各組分重量百分比之和為百分之百； 內層是鋁合金陽極材料，各組分重量百分比為Zn :3. O 3. 5%;In :0. I O. 15%;Sn:O. 03 O. 08% ；Si 0. 05 O. 1% ；Ti 0. 02 O. 05% ;余量為鋁；各組分重量百分比之和為百分之百。全文摘要套管外壁復合犧牲陽極，應用于油田套管外壁犧牲陽極陰極保護。包括內層鋁合金陽極材料材料和外層鎂合金陽極材料材料，兩種不同合金材料復合而成，外層鎂合金陽極材料，各組分重量百分比為Al0.8～1.5％；Zn0.1～0.3％；Ca0.1～0.3％；Mn0.01～0.05％；余量為鎂。內層鋁合金陽極材料，各組分重量百分比為Zn3.0～3.5％；In0.1～0.15％；Sn0.03～0.08％；Si0.05～0.1％；Ti0.02～0.05％；余量為鋁。效果是電化學性能優(yōu)良，驅動電位大、電流效率高，防腐保護效果好，能滿足不同井深條件下套管壽命大于10年的防腐工藝要求，效延長套管壽命2～3倍，其經濟效益巨大。易于安裝、使用壽命長和成本低。文檔編號C22C23/02GK102618874SQ20121012214公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權日2012年4月24日專利技術者吳保玉, 周理志, 孟繁印, 宋文文, 徐軍, 毛學強, 謝俊峰, 趙密鋒, 郭亮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周理志，郭亮，趙密鋒，徐軍，謝俊峰，宋文文，毛學強，孟繁印，吳保玉，
申請(專利權)人：中國石油天然氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：