一种用于除油器的强制电流阴极保护装置的制作方法

本发明属于油田开采设备领域，具体涉及一种用于除油器的强制电流阴极保护装置。

背景技术：

除油器是油田开发油气水集输处理工艺中的重要设备之一，由于其内部结构复杂，且处理的介质腐蚀性强，工况差异大，在力学和复杂电化学腐蚀的共同作用下，其内腔的金属腔壁会被腐蚀以至于严重缩短除油器的使用寿命。如果除油器腐蚀失效问题频繁发生，造成除油器功能不能有效发挥，不仅直接影响了所在油、气、水集输处理系统正常生产运行，同时也增加现场操作人员管理难度，穿孔造成的油、气、水漏出会影响安全生产运行以及带来环境污染隐患，同时也由于除油器频繁维修增加了操作人员的工作量和生产运行成本。

现有技术中防止除油器腐蚀通常采用的措施有三种：一是内涂层防护技术；二是缓蚀剂防护技术。然而在实际的应用过程中，由于除油器内部的结构较为复杂，这两种措施的防腐蚀效果均不佳，因此亟需一种能够更有效地防止除油器的内腔的金属腔壁被腐蚀的装置。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明的目的是提供一种用于除油器的强制电流阴极保护装置，能够更有效地防止除油器的内腔的金属腔壁被腐蚀，从而加强对除油器的防护效果。

本发明提供一种用于除油器的强制电流阴极保护装置，其包括：辅助阳极，设置在所述除油器的内腔中，并能与所述内腔中的液体相接触；直流电源，其正极与所述辅助阳极相连，而其负极与所述除油器的内腔的金属腔壁相连；在所述直流电源的作用下，所述除油器的内腔的金属腔壁发生还原反应，而所述辅助阳极发生氧化反应。

优选地，所述除油器的内腔的金属腔壁的保护电位为-1.5～-0.85v，保护电流密度为20～50ma/m²。

优选地，所述直流电源包括恒电位仪，在所述除油器的内腔内设有能与所述内腔中的液体相接触的参比电极，所述恒电位仪的参比接线端与所述参比电极相连，而其零位接线端与地面相连。

优选地，所述辅助阳极的形状为管状，且所述辅助阳极被设置成沿着所述除油器内液体的流动方向延伸。

优选地，所述辅助阳极的材质为镁合金。

优选地，所述辅助阳极的数量是多个。

优选地，所述参比电极的材质为ag或agcl。

优选地，还包括连接所述恒电位仪的正极接线端与所述辅助阳极的阳极电缆、连接所述恒电位仪的负极接线端与所述除油器的内腔的金属腔壁的阴极电缆、连接所述恒电位仪的参比接线端与所述参比电极的参比电缆和连接所述恒电位仪的零位接线端与地面的零位电缆；所述除油器的内部设有固定所述阳极电缆、阴极电缆和参比电缆的电缆线固定桩。

优选地，还包括防爆接线箱，所述恒电位仪的各接线端均通过所述防爆接线箱与所述除油器的内部或地面相连。

根据本发明的用于除油器的强制电流阴极保护装置，通过设置直流电源和辅助阳极，并以辅助阳极为阳极，以除油器的内腔的金属腔壁为阴极，构成供电回路，迫使电流由除油器中的液体流向需要被保护的除油器的内腔的金属腔壁。在此过程中，通过调节直流电源的输出电流和输出电压的大小，使得金属腔壁的电位一直处在低于周围环境的状态下，这样除油器的内腔的腔壁就不会因为失去电子而发生腐蚀。因此，本发明的用于除油器的强制电流阴极保护装置能够有效地防止除油器的内腔的金属腔壁被腐蚀，延长了除油器的使用寿命，在油田开发油气水集输处理生产工艺中具有广阔的应用前景。另外，该用于除油器的强制电流阴极保护装置结构简单，投入成本低，便于广泛地推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为根据本发明的用于除油器的强制电流阴极保护装置的结构示意图。

附图标记说明：1、除油器；2、辅助阳极；3、直流电源；4、参比电极；5、阳极电缆；6、阴极电缆；7、参比电缆；8、零位电缆；9、防爆接线箱；10、电缆线固定桩；31、恒电位仪。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1为根据本发明的用于除油器的强制电流阴极保护装置的结构示意图，如图1所示，该强制电流阴极保护装置包括：辅助阳极2，设置在除油器1的内腔内，并能与内腔中的液体相接触；直流电源3，其正极与辅助阳极2相连，而其负极与除油器1的内腔的金属腔壁。直流电源的负极也可以与除油器内腔的易腐蚀金属构件相连，实现金属构件的防腐蚀。另外，此处所谓的直流电源是指能够向辅助阳极2和除油器1的内腔的金属腔壁提供直流电的装置。在直流电源3的作用下，除油器1的内腔的金属腔壁发生得电子的还原反应，而辅助阳极2发生失电子的氧化反应。

根据本发明的用于除油器的强制电流阴极保护装置，通过设置直流电源3和辅助阳极2，并以辅助阳极2为阳极，以除油器1的内腔的金属腔壁为阴极，构成供电回路，迫使电流由除油器1中的液体流向需要被保护的除油器1的内腔的金属腔壁。在此过程中，通过调节直流电源3的输出电流和输出电压的大小，使得金属腔壁的电位一直处在低于周围环境的状态下，这样除油器1的内腔的腔壁就不会因为失去电子而发生腐蚀。因此，本发明的用于除油器1的强制电流阴极保护装置能够有效地防止除油器1的内腔的金属腔壁被腐蚀，延长了除油器1的使用寿命，在油田开发油气水集输处理生产工艺中具有广阔的应用前景。另外，该用于除油器1的强制电流阴极保护装置结构简单，投入成本低，便于广泛地推广应用。

在对除油器实施阴极保护的过程中，保护电位和保护电流密度是两个非常重要的参数。保护电位是使除油器的内腔的金属腔壁腐蚀停止或可忽略时的电位值。阴极保护的效果与保护电位值直接相关，而保护电位与除油器的内腔的材质以及除油器内液体的组成、温度、浓度等因素有关。保护电流密度是指使除油器的内腔的金属腔壁的腐蚀降低至最小程度时，单位面积上所需的外加保护电流的大小。保护电流密度也与除油器1的内腔的材质以及除油器内液体的组成、浓度、温度等因素有关。保护电流密度过小，则起不到保护的作用，而过大也会造成金属腐蚀速度加快。在本实施例中，选定除油器1的内腔的金属腔壁的保护电位为-1.5～-0.85v，保护电流密度为20～50ma/m2。经发明人多次实验证明，当除油器1的内腔的金属腔壁的保护电位和保护电流密度在上述范围内时，除油器的防腐蚀效果最好。

上述直流电源3设备可以包括能够将交流市电转变为直流电的整流设备、热电发生器、密闭循环蒸汽发电机、风力发电机、太阳能电池或大容量蓄电池等，而能够将交流市电转换为直流电的整流设备包括整流器、恒电位仪、恒电流仪等。

在一个优选的实施例中，直流电源3包括恒电位仪31，在除油器1的内腔内设有能与内腔中的液体相接触的参比电极4，恒电位仪31的参比接线端与参比电极4相连，而其零位接线端与地面相连。其中，由于ag和agcl具有高温稳定性以及优良的电化学稳定性，参比电极4的材质选择为ag或agcl。在实际的操作过程中，需要将恒电位仪31的各个接线端接好后，打开恒电位仪31，并将保护电位和根据保护电流密度换算后的保护电流值作为给定控制信号输入恒电位仪31。恒电位仪31的工作原理为：将输入恒电位仪31内的给定控制信号的电位值和经阻抗变换器隔离后的参比电极4的电位值一起送入比较放大器中，经高精度、高稳定性的比较放大器比较放大后，输出误差控制信号，将此信号送入移相触发器，移相触发器根据该信号的大小，自动调节脉冲的移相时间，通过脉冲变压器输出触发脉冲调整极化回路中可控硅的导通角，改变输出电压、电流的大小，使得除油器1的内腔的金属腔壁的电位值等于给定控制信号中的电位值。另外，恒电位仪31还具有运行状态自动切换功能，当无法进行恒电位控制时(如参比电极4回路开路)，恒电位仪31会自动从恒电位工作状态切换到恒电流工作状态，使得输出电流值等于给定控制信号中的保护电流值。通过使用恒电位仪31，无需手动控制，也无需设置其它的电流、电压控制装置，就能够实现自动控制，使得除油器1的内腔的金属腔壁的电位值处于保护电位的范围内，操作简单，且运行成本较低。

在本实施例中，辅助阳极2形状为管状，材质为镁合金，且辅助阳极2被设置成沿着除油器1内液体的流动方向延伸。将辅助阳极2设置为管状，安装时沿着除油器1内液体的流动方向延伸，一方面能够避免影响除油器1中液体的流动，另一方面也能够减少除油器1内液体对辅助阳极2的冲击。另外，考虑到本强制电流阴极保护装置在除油器1内的工作环境为高矿化度的水环境，将辅助阳极2的材质选择为镁合金。镁合金材质的辅助阳极2具有良好的导电性和耐腐蚀性，使用寿命较长。另外，镁合金材质的辅助阳极2还具有足够的机械强度和稳定性，能在维修和工作过程中承受一定的应力。

优选地，辅助阳极2的数量是多个。由于除油器1具有多有腔室，为了保证各个腔室都有良好的防腐蚀效果，根据每个腔室的大小、面积及所需要的保护电流密度确定所需要的辅助阳极2数量和其安装位置。此外，辅助阳极2与除油器1的底部之间具有一定的距离。优选地，辅助阳极2与除油器1的底部之间的距离是除油器1的液面高度的三分之一，以保证辅助阳极2无论何时都能够处于除油器1内的液面以下。

在本实施例中，该强制电流阴极保护装置还包括连接恒电位仪31的正极接线端与辅助阳极2的阳极电缆5、连接恒电位仪31的负极接线端与除油器1的内腔的金属腔壁的阴极电缆6、连接恒电位仪31的参比接线端与参比电极4的参比电缆7和连接恒电位仪31的零位接线端与地面的零位电缆8；除油器1的内部设有固定阳极电缆5、阴极电缆6和参比电缆7的电缆线固定桩10。固定桩能够将各个电缆稳定地固定到除油器1的内腔的腔壁上，防止各条电缆相互缠绕，同时也能够减少除油器1内的液体对电缆的冲击，延长阳极电缆5、阴极电缆6和参比电缆7的使用寿命。

本发明的用于除油器的强制电流阴极保护装置还包括防爆接线箱9，恒电位仪31的各接线端均通过防爆接线箱9与除油器1的内部或地面相连。防爆接线箱9是经过各种防爆改造而制成的具有防爆功能的接线箱，由于除油器1中具有混合的油、液水和气体，且工作时温度较高，防爆接线箱9能够保证除油器1的安全运行。

在实际的实施应用过程中，强制电流阴极保护装置被应用在在塔河油田污水处理系统的除油器中，腐蚀监测挂片腐蚀速率为0.0310mm/a，较长时间以后依旧运行良好、除油器未发生腐蚀穿孔现象。而之前使用牺牲阳极阴极保护技术的除油器的平均腐蚀速率为0.7952mm/a，其投产不到2年就因金属腔壁被腐蚀而无法使用。由此可以看出，使用强制电流阴极保护装置能够更有效地防止除油器被腐蚀，延长了除油器的使用寿命。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。