阴极保护

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油田钻井抽油杆牺牲阳极阴极保护案例

 

  石油钻井抽油杆及抽油管是石油开采过程中的重要环节,一旦发生抽油管断裂或者油管泄漏,就会导致整个油井停产甚至报废,抽油杆受原油采出水、H2S、硫酸盐还原菌、高温高压的各种腐蚀,腐蚀极为严重,采用牺牲阳极阴极保护不但可以解决抽油杆的腐蚀问题,还可以一起解决抽油杆偏磨的问题。效果非常显著。

  管道的阴极保护分为外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护。管道是空心的管子 ,但对于象抽油井上的抽油杆这种实心管(杆)应用牺牲阳极保护及其保护距离的计算 ,就笔者检索所知还没有资料涉及。抽油井采油是世界各大油田较为常见、 也是较为主要的采油方式之一。因此 ,重视对抽油杆的保护就显得至关重要。

  据2002年文留油田作业调查统计 ,全年抽油井事故发生498 井次 ,其中因抽油杆节箍出现断、脱事故的总数为 352 井次 ,占抽油井事故总数的70。 7 %。

  抽油杆节箍处易断原因主要有以下几个方面:

  (1)抽油杆材质的缺陷;

  (2)抽油杆在井筒内受复杂拉伸压缩交变应力的作用;

  (3)杆偏磨腐蚀严重。

  造成杆脱的主要原因是:

  (1)抽油杆下井时上扣扭矩不够;

  (2) 杆柱组合或生产参数不合理;

  (3)杆柱固有的工作特性所致;

  (4)抽油杆节箍处存在严重的偏磨、 腐蚀现象。

  采取下述办法可减少事故发生:

  (1)加强质量管理 ,应用抽油杆超声波自动检测系统进行检测 ,杜绝不合格杆下井;

  (2)提高作业质量 ,杜绝人为因素造成事故;

  (3)严格按 API标准认真优化杆柱组合和确定生产参数;

  (4)增强杆的抗拉、 抗疲劳强度。抽油杆在井筒环境下的复杂受力情况和发生的偏磨(偏磨广义讲也是腐蚀 ,属于腐蚀中的磨蚀现象)腐蚀现象是不以人的意志为转移的。

  (5)采用扶正短节 ,即将抽油杆节箍适当加长 ,然后在节箍加长空间内装填锌铝合金牺牲阳极块 ,同时利用尼龙扶正器解决偏磨问题。

  文留油田通过 20 多年的生产开发目前已处于 “高温、 高矿化度、 高含水” 及伴生有CO2 ,H2S气体和细菌等介质的恶劣环境(井温 90~120 ℃,矿化度 30~170g/ L ,综合含水77。 1 % ,SRB 细菌含量 10~104个/ mL ,Cl-含量40~120g/ L) ,产出水 pH值为 5。 0~6。 5 (呈弱酸性) ,再加上杆节箍处应力集中以及材质缺陷等因素 ,从而造成抽油杆断裂和脱扣。据2002年文留油田统计 ,全年发生杆断、 脱扣事故的352井次中 ,因杆节箍腐蚀造成的有274井次 ,占全年抽油井事故作业总数的 55 %。因此 ,于 2003 年初研制应用了抽油杆牺牲阳极扶正短节。2003 年1~4月份共在 68 口偏磨腐蚀严重的抽油井上进行了应用 ,平均检泵周期较过去延长了 35 天 ,经济效益显著。

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