一种油水井套管牺牲阳极固定装置及方法与流程

本发明涉及油田开发生产过程中所使用的套管防腐领域，特别涉及一种油井套管牺牲阳极固定装置及方法，适用于油田所有油井、采出水回注井套管外防腐。

背景技术：

牺牲阳极法是油田开发中最早应用的阴极保护方法，该法简单易行，不需电源，不用专人管理，不干扰邻近钢结构或设备，通过消耗少量活泼金属材料就可使被保护的构件获得完全的阴极保护。经过十几年应用证明，牺牲阳极法阴极保护技术结合涂层防腐技术是油田开发过程中套管防腐实用经济型技术之一。目前，牺牲阳是通过加工过程中留有一定的余量来与套管进行配合达到把牺牲阳极固定在套管上的目的。此方法存在以下几个问题：一是加工余量预留过小，会使牺牲阳极安装产生困难；二是加工余量预留过大，会因套管下井冲击或随着使用时间的延长，套管内径会因腐蚀而增大，容易引起牺牲阳极从套管上脱落，使套管失去保护。

因此，有必要研制一种固定装置，既能保证牺牲阳极安装简单方便，又能保证牺牲阳极与套管牢固连接。

技术实现要素：

为了克服现有油水井在下套管施工过程中因碰撞而产生的冲击载荷导致的牺牲阳极脱落的问题，本发明提供一种油水井套管牺牲阳极固定装置及方法。本装置中卡紧器通过螺栓与牺牲阳极连接，卡紧器在压帽的作用下使卡紧器上的卡爪紧紧压在套管外壁上，卡爪内表面上的齿牙与套管外壁产生3吨左右的咬合力，使卡紧器与套管牢固连接，从而实现牺牲阳极与套管的可靠连接。

本发明采用的技术方案：

一种油井套管牺牲阳极固定装置，包括压帽、卡紧器、牺牲阳极和套管，所述的压帽与卡紧器连接，卡紧器上设有多个卡爪；所述的卡紧器与牺牲阳极连接，套管位于牺牲阳极内，且通过卡爪与牺牲阳极连接。

所述的多个卡爪内表面均设有齿牙。

所述的卡紧器上设有6个卡爪，6个卡爪内表面均设有齿牙。

所述的卡爪为锥形卡爪。

所述的卡紧器端面设有多个连接螺栓孔。

所述的卡紧器与牺牲阳极通过螺栓连接。

所述的压帽内表面加工有压帽连接螺纹，卡紧器外表面加工有与压帽配合的卡爪连接螺纹，所述压帽的压帽连接螺纹与卡紧器的卡爪连接螺纹连接。

一种油井套管牺牲阳极固定方法，具体步骤为：首先将压帽与卡紧器通过螺纹连接，再将卡紧器与牺牲阳极通过螺栓连接，压帽内螺纹与卡紧器的外螺纹连接，随着压帽旋进卡紧器，卡紧器的卡爪收缩咬紧在套管外表面，从而实现了牺牲阳极与套管的连接。

本发明的有益效果为：

（1）本装置实现了牺牲阳极的安装简单方便，又防止使用中牺牲阳极从套管上脱落。

（2）牺牲阳极与套管的可靠性是通过压帽与卡紧器通过螺纹配合产生的压紧力从而使卡爪内表面上的齿牙与套管外壁产生咬合力来决定的。咬合力可实现精确控制。

（3）通过卡紧器把牺牲阳极与套管紧密连接，从面实现了牺牲与套管良好的导电性，保证了套管的防腐效果。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1是本发明卡紧器的结构示意图。

图2是本发明压帽的结构示意图。

图3是本发明固定装置安装的结构示意图。

图中，附图标记为：1、连接螺栓孔；2、卡爪；3、卡爪连接螺纹；4、压帽连接螺纹；5、压帽；6、卡紧器；7、连接螺栓；8、牺牲阳极；9、套管。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有油水井在下套管施工过程中因碰撞而产生的冲击载荷导致的牺牲阳极脱落的问题，本发明提供如图1-3所示的一种油水井套管牺牲阳极固定装置及方法。本装置中卡紧器通过螺栓与牺牲阳极连接，卡紧器在压帽的作用下使卡紧器上的卡爪紧紧压在套管外壁上，卡爪内表面上的齿牙与套管外壁产生3吨左右的咬合力，使卡紧器与套管牢固连接，从而实现牺牲阳极与套管的可靠连接。

一种油井套管牺牲阳极固定装置，包括压帽5、卡紧器6、牺牲阳极8和套管9，所述的压帽5与卡紧器6连接，卡紧器6上设有多个卡爪2；所述的卡紧器6与牺牲阳极8连接，套管9位于牺牲阳极8内，且通过卡爪2与牺牲阳极8连接。

本发明是这样实现的：

压帽5与卡紧器6通过螺纹连接，卡紧器6与牺牲阳极8通过螺栓连接，压帽5内螺纹与卡紧器6的外螺纹连接，随着压帽5旋进卡紧器6，卡紧器6的卡爪2弹性收缩咬紧在套管9外表面，从而实现了牺牲阳极8与套管9的可靠连接。

本装置中卡紧器6通过螺栓与牺牲阳极8连接，卡紧器6在压帽5的作用下使卡紧器6上的卡爪2紧紧压在套管9外壁上，卡爪2内表面上的齿牙与套管9外壁产生3吨左右的咬合力，使卡紧器6与套管9牢固连接，从而实现牺牲阳极8与套管9的可靠连接。通过本发明成功解决了油水井在下套管施工过程中因碰撞而产生的冲击载荷导致的牺牲阳极脱落问题。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的多个卡爪2内表面均设有齿牙。

优选地，所述的卡紧器6上设有6个卡爪2，6个卡爪2内表面均设有齿牙。

优选地，所述的卡爪2为锥形卡爪。

优选地，所述的卡紧器6端面设有多个连接螺栓孔1。

优选地，所述的卡紧器6与牺牲阳极8通过螺栓连接。

优选地，所述的压帽5内表面加工有压帽连接螺纹4，卡紧器6外表面加工有与压帽4配合的卡爪连接螺纹3，所述压帽5的压帽连接螺纹4与卡紧器6的卡爪连接螺纹3连接。

卡紧器6是内表面加工有齿牙的圆柱环，通过选用弹性材料，弹性材料可选65mn。并在圆柱环上切多个槽的方式使卡爪2有较好的弹性，开槽后弹性(屈服强度)为：850mpa。另外，卡爪2上的齿牙通过热处理产生足够的硬度和强度，热处理后硬度：45-50hrc，强度为980mpa;也是保证了与套管9外壁产生足够咬合力。

一种油井套管牺牲阳极固定方法，具体步骤为：首先将压帽5与卡紧器6通过螺纹连接，再将卡紧器6与牺牲阳极8通过螺栓连接，压帽5内螺纹与卡紧器6的外螺纹连接，随着压帽5旋进卡紧器6，卡紧器6的卡爪2收缩咬紧在套管9外表面，从而实现了牺牲阳极8与套管9的连接。

本装置实现了牺牲阳极8的安装简单方便，又防止使用中牺牲阳极8从套管9上脱落。牺牲阳极8与套管9的可靠性是通过压帽5与卡紧器6通过螺纹配合产生的压紧力从而使卡爪2内表面上的齿牙与套管9外壁产生咬合力来决定的。咬合力可实现精确控制。

本装置通过卡紧器6把牺牲阳极8与套管9紧密连接，从面实现了牺牲阳极8与套管9良好的导电性，保证了套管的防腐效果。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中为详细描述的装置部件及方法均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种油井套管牺牲阳极固定装置及方法，包括压帽、卡紧器、牺牲阳极和套管，所述的压帽与卡紧器连接，卡紧器上设有多个卡爪；所述的卡紧器与牺牲阳极连接，套管位于牺牲阳极内，且通过卡爪与牺牲阳极连接。本装置中卡紧器通过螺栓与牺牲阳极连接，卡紧器在压帽的作用下使卡紧器上的卡爪紧紧压在套管外壁上，卡爪内表面上的齿牙与套管外壁产生3吨左右的咬合力，使卡紧器与套管牢固连接，从而实现牺牲阳极与套管的可靠连接。

技术研发人员：谷成义;杨立华;李明星;孙雨来;张振云;于淑珍;李慧
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2019.08.08
技术公布日：2019.11.01